Obtención de aceite a partir de algas unicelulares oleogénicas.

Abstract

El objetivo del megaproyecto fue determinar los métodos de cultivo y extracción de aceite de algas unicelulares oleogénicas.

Para ello se identificaron las condiciones ideales para el crecimiento de microalgas con el fin de obtener una cantidad de biomasa suficiente para la extracción de aceite. A partir del cultivo se construyó una curva de crecimiento para la microalga evaluada. La curva muestra que, entre 12 y 15 días ésta llega a su punto máximo de crecimiento en la curva exponencial. También se logró identificar que entre un medio sintético de sales y un fertilizante foliar, el último medio de cultivo alcanzó mayor densidad celular en un menor período de tiempo.

A partir de ello, se diseñó y montó un biorreactor de pileta con capacidad de 15 litros, una hélice de ocho aspas, movida por un motor eléctrico de 90 Watts (0.12 hp) y una lámpara fluorescente de 14 Watts. El costo del biorreactor es de Q2113.50. Se logró producir 4.82 gramos de biomasa de cepa UVG en 13 días de cultivo con una tasa de crecimiento de 2.85 gramos al día por metro cuadrado.

El crecimiento de la biomasa no fue el esperado para realizar las extracciones de aceite y por que se trabajó con microalgas del lago de Amatitlán, con el riesgo de que se dificultara la extracción debido a la contaminación. Además, se trabajó con la cepa Scenedesmus sp., de la que se obtuvo suficiente biomasa seca para realizar las pruebas.

Se utilizó un pre-tratamiento de ultrasonido para el rompimiento de la pared celular de las microalgas utilizando un procesador ultrasónico para laboratorio UP100H de Hielscher Ultrasound Technology.

Se determinó el mejor método de extracción entre el método Bligh & Dyer y Bligh & Dyer modificado a partir del proporciónde extracción obtenido a nivel laboratorio. Se obtuvo un proporciónde extracto de 4.0393 ± 0.8123% utilizando el método Bligh & Dyer y de 1.9690 ± 0.7367% con el método Bligh & Dyer modificado para la microalga Scenedesmus sp. En ambas microalgas el método más eficiente fue el Bligh & Dyer. La microalga del lago de Amatitlán sirvió para establecer las mejores condiciones para trabajar los métodos de extracción.

De igual forma se realizó la extracción de aceite de algas unicelulares oleogénicas mediante el sistema de extracción Soxhlet, trabajando con éter diisopropil y hexano como solventes. Se llevó a cabo cinco reflujos en un intervalo de temperaturas de 56.0±0.5ºC a 63.0±.5ºC. El tiempo promedio de extracción en el sistema Soxhlet fue de (210.6±23.0) minutos.

En ambas muestras de microalgas se determinó que el hexano proporciona una mayor proporción extracto/biomasa (%) que el éter diisopropil. Asimismo, el costo unitario de la extracción utilizando hexano fue menor que con éter diisopropil. La extracción de microalgas Scenedesmus sp requirió Q(84.7±3.4) por gramo de extracto utilizando éter diisopropil como solvente, mientras el hexano requirió Q(4.55±2.09) por gramo de extracto.

Al comparar el método Bligh & Dyer y Bligh &Dyer modificado con el método Soxhlet, este último presenta una mayor proporción extracto/biomasa (%) debido a los ciclos de contacto que presenta el solvente con la microalga.

Se verificó la presencia de ácidos grasos en el extracto obtenido de microalgas, por medio de cromatografía de gases. No se observó presencia de ácidos grasos con ninguno de los métodos de extracción analizados. Sin embargo, los métodos fueron validados por medio de una extracción de semilla de higuerillo.

Se realizó un análisis de factibilidad del proceso de producción de aceite variando la etapa final, es decir, el método de extracción. Ninguno de los métodos fue factible a una escala menor a 1000 litros de aceite por año. A escalas mayores, el método más factible a desarrollar dentro de la UVG es el método Soxhlet, realizando el proceso de producción completo; es decir, desde el cultivo hasta la obtención del aceite. Por otro lado, evaluando únicamente el método de extracción, el método Soxhlet fue más factible a escala laboratorio.

Adicionalmente, se presenta un plan de seguimiento al megaproyecto para desarrollar un sistema de producción de biodiesel a partir de microalgas unicelulares oleogénicas dentro de UVG, el cual sea económicamente factible y genere los mejores resultados en términos de obtención del producto final.

Se recomienda trabajar con cepas puras de microalgas y controlar las condiciones de crecimiento de las mismas para asegurar el contenido de aceite a obtener.