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Sistemas de bioproducción de microalgas

Sistemas de bioproducción de microalgas

viernes 16 de noviembre de 2012, 00:00h
Basados en fotobiorreactores con intensificadores lumínicos y térmicos, estas instalaciones pueden ser la solución para alcanzar mayores rendimientos de las microalgas.

El proyecto CENIT VIDA (Valoración Integral De Algas) es una iniciativa científica y tecnológica promovida por un consorcio de 13 empresas y 25 organismos de investigación, que afronta el desafío de generar el conocimiento y las tecnologías necesarias para desarrollar un nuevo concepto de BIO Ciudad, Autosuficiente y Sostenible (BioCAS), aplicando al entorno urbano una nueva cultura de aprovechamiento de los recursos naturales, de los residuos y de las sustancias contaminantes, utilizando para ello algas y microalgas. El proyecto está liderado por Iberdrola Ingeniería y Construcción, cuenta con apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad y ha sido financiado por CDTI.

Primeros fotobiorreactores
Una de las líneas centrales de la investigación que se está desarrollando en el marco del CENIT VIDA va orientada al desarrollo de nuevos sistemas de bioproducción de las microalgas más eficientes, que minimicen sus costes y posibiliten el uso y desarrollo industrial de sus múltiples aplicaciones.

En el segundo año del proyecto, Iberdrola Ingeniería y Construcción y ainia centro tecnológico han diseñado los primeros fotobiorreactores de microalgas basados en un sistema de intensificadores lumínicos y térmicos, que pueden ser la solución para alcanzar mayores rendimientos, reduciendo así los costes y mejorando los ratios de rentabilidad por explotación.

Un fotobiorreactor es un equipo para cultivar de una forma controlada microalgas. Éstas necesitan fundamentalmente agua, nutrientes como nitrógeno, dióxido de carbono (CO2) y luz para su crecimiento y bioproducción. Por ello, el sistema en el que se está trabajando está pensado especialmente para entornos desfavorables a estos elementos, especialmente en cuanto a la disponibilidad de luz solar. La concepción de estas nuevas instalaciones ha sido posible gracias a la integración de la experiencia y know-how científico-tecnológicos en ámbitos tan variados como la ingeniería de procesos, el diseño de equipos o la microbiología.

Microalgas, recurso natural infrautilizado
Las microalgas son interesantes no sólo por su potencial uso energético, sino también porque pueden contener gran variedad de compuestos de valor en el mercado, como polisacáridos, lípidos, proteínas, espesantes, carotenoides, pigmentos, vitaminas, esteroles, enzimas, antibióticos, cosméticos, productos farmacéuticos y otros productos químicos, algunos con propiedades antioxidantes o biocidas.

Además, también se ha demostrado que son capaces de transformar sustancias y aguas residuales en biomasa útil (materia orgánica obtenida tras un proceso biológico de la que se puede obtener compuestos de interés y/o energía), utilizando para ello CO2 como fuente de carbono. Así, a la vez que las microalgas actúan como sistemas naturales de depuración, se convierten en una fuente de biomasa limpia y renovable.

El reto: la biociudad
Más allá del reto de conseguir sinergias entre disciplinas y sectores tan variados como el alimentario, farmacéutico, cosmético, agrícola, ganadero, tratamiento y gestión de residuos, energías renovables, materiales de construcción y gestión urbana, lo que el proyecto VIDA persigue es una visión integrada de la ciudad, desde sus perspectivas social, ambiental y económica, donde la satisfacción de las necesidades urbanas se realice de forma compatible con la reducción del impacto ecológico, la autosuficiencia y la sostenibilidad.

VIDA es un proyecto de investigación en el ámbito de las microalgas que, dado su carácter global e integrador, contribuye decisivamente y enriquece el concepto de ciudad sostenible, en el que las microalgas no sólo serán utilizadas como fuente de energía limpia y renovable, sino también como materia prima para el abastecimiento de las necesidades y requerimientos básicos de sus habitantes.

El proyecto CENIT VIDA lo desarrolla un consorcio liderado por Iberdrola Ingeniería y Construcción y formado por 13 empresas: Algaenergy, S.A.; Andres Pintaluba, S.A.; Aqualia Gestión Integral del Agua, S.A.; Biogas Fuel Cell, S.A.; Cervera & Pioz Arquitectos SLP; CT Ingenieros A.A.I., S.L.; Everis Servicios Energéticos, S.L.; Fertiberia S.A.; Fundación Cajamar; Iberdrola Ingeniería Y Construcción; Industrias Químicas Irurena, S.A.; Inkoa Sistemas, S.L.; Repsol, S.A.

Para el desarrollo de las investigaciones, este consorcio empresarial cuenta con la colaboración de 25 Organismos de Investigación.

Datos complementarios
Microalgas absorben CO2
Para producir 1 kg de microalgas se viene a consumir alrededor de 1,8 kg de CO2.
Fuente: Liling Jiang, Shengjun Luo, Xiaolei Fan, Zhiman Yang, Rongbo Guo (2011). Biomass and lipid production of marine microalgae using municipal wastewater and high concentration of CO2. Applied Energy 88, 3336–3341.

Crecimiento energías renovables
El ritmo de crecimiento de las energías renovables se está acelerando. Mientras que las energías solar, eólica y de biocombustibles tardaron 12 años desde 1992 en duplicar su cuota desde 0,5% a 1%, en 6 años más volvieron a doblar la cuota hasta alcanzar 2,1% en 2011. De este modo, se habría evitado la emisión de unos 800 millones de toneladas de CO2 o el equivalente a las emisiones totales de Alemania en 2011.
Fuente: Unión Europea. Climate Action. http://ec.europa.eu/clima/news/articles/news_2012071801_en.htm

Crecimiento de población
En los próximos 40 años, se espera un crecimiento de la población mundial de más de 30%, de 7 billones en 2012 a 9 billones en 2050.
Fuente: Bruselas 13.2.2012 La innovación al servicio del crecimiento sostenible: una bioeconomía para Europa. COM/2012/060 final.
http://eurlex.europa.eu/LexUriSer/LexUriServ.do?uri=COM:2012:0060:FIN:ES:PDF

En Europa, la población situada en zonas urbanas experimenta un crecimiento progresivo desde 520 millones en 1990 a una estimación de 572 millones en 2025. En la zona del sur de Europa el porcentaje de la población total situada en ciudades se cifró en un 62,3% en 1985, en un 64,1% en 1995 y se estima que se situará en 73,5% en 2025.
Fuente: Naciones Unidas Programa de Asentamientos Humanos UN-HABITAT http://ww2.unhabitat.org/habrdd/trends/europe.html

Retos UE
La Unión Europea plantea para 2020 reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta 20%, aumentar la cuota de energías renovables hasta un 20% y conseguir un 20% de mejora en la eficiencia energética. Además, la UE también se ofrece a llegar a una reducción de un 30% en 2020 si otros países industrializados se comprometen con este mismo objetivo
Fuente: European Union. "Energy 2020 - A strategy for competitive, sustainable and secure energy". http://ec.europa.eu/clima/policies/brief/eu/index_en.htm

Emisiones CO2
Las emisiones globales de dióxido de carbono crecieron durante 2011 en un 3% alcanzando un récord de 34 billones de toneladas, a pesar de que las emisiones en la Unión Europea se redujeron en un 3% (situándose en 7,5 toneladas per cápita) y en EEUU y Japón descendieron en un 2%. Los países con mayores emisiones a nivel mundial en 2011 fueron China (29%), Estados Unidos (16%), la Unión Europea (11%), India (6%), Federación Rusa (5%) y Japón (4%).

Fuente: Trends in global CO2 emissions: 2012 Report by the European Commission’s Joint Research Centre (JRC) and the Netherlands Environmental Assessment Agency (PBL).

Las emisiones de CO2 de los hogares contribuyen al incremento de la concentración de este gas en la atmósfera y representan un 5,5% del total de las emitidas en 2008. En el periodo 1990-2008, el incremento medio anual en el sector se situó en un 2,4%, pasando de 12.979.000 toneladas de CO2 en España atribuibles al sector residencial en 1990 a 18.683.000 toneladas de CO2. A cada hogar se le pueden atribuir 1,116 kg de CO2 en 2008 frente a los 1.132 kg de CO2 en el año 2007, cifra que sigue siendo inferior a la media europea.

Fuente: Banco Público De Indicadores Ambientales Del Ministerio De Medio Ambiente, Y Medio Rural Y Marino. EMISIONES DE CO2 DEL SECTOR RESIDENCIAL. Última actualización: 21 de septiembre de 2010. http://www.magrama.gob.es

Aumento temperatura global: necesidad de cambio
Sólo podría mantenerse el aumento de la temperatura global en 2ºC respecto a los niveles preindustriales (el objetivo de referencia adoptado en las negociaciones de Naciones Unidas) si las emisiones acumuladas en el periodo 2000-2050 no exceden 1.000 a 1.500 billones de toneladas de CO2, pero este límite se alcanzará en las próximas dos décadas si se mantienen las tendencias de incremento actuales.

Fuente: Unión Europea. Climate Action. http://ec.europa.eu/clima/news/articles/news_2012071801_en.htm

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