Fotobiorreactor urbano para el secuestro de CO2 y la producción de biomasa microalgal

Resumen

El sistema de crecimiento de fotobiorreactores (PBRs) de microalgas es de gran interés pues es un método viable y sostenible para generar biomasa de calidad destinada a productos de valor agregado y biocombustibles. En este estudio se cultivó la especie de microalga Chlorella vulgaris en un fotobiorreactor diseñado, fabricado y alimentado por un sistema de energía solar. Se compararon tres condiciones experimentales con proporciones de 1:4 de cultivo de microalgas (40 L) y agua fresca (10 L), utilizando 100 mL de medio (nutrientes) en cada experimento: un experimento control (aireación con aire ambiente, experimento # 1), la inyección de 200 g de CO2 durante 15 segundos (experimento # 2), y la inyección de 300 g de CO2 durante 25 segundos (experimento # 3) en días alternos durante el periodo de cultivo. Todos los experimentos mostraron una reducción en la concentración de nutrientes (ortofosfato y nitrato) y un aumento en la productividad de biomasa tras un periodo de cultivo de 10 días. Los experimentos 1, 2 y 3 mostraron remociones de ortofosfato del 50 %, 41,74 % y 60,78 %, respectivamente, mientras que la remoción de nitrato fue del 22 %, 48 % y 58 %. La productividad de biomasa en los experimentos 1, 2 y 3 tras 10 días de cultivo fue de 196,63 mg/L, 203,43 mg/L y 318,76 mg/L, respectivamente. El análisis estadístico reveló que el suministro de CO2 desde una fuente externa en los experimentos # 2 y # 3 sigue un patrón similar de significancia estadística, con una correlación entre ambos grupos de medias y un valor de p de 6 306 × . La mayor biomasa de microalgas fue recuperada del experimento # 3, con un contenido proteico del 7,98 % en peso y un contenido lipídico del 37,4 % en peso (1,87 g/5 g de biomasa seca). El estudio cinético mostró que las capacidades de transferencia volumétrica de masa de  y  fueron de 1 763× /s y 1 676× /s, respectivamente, siendo más eficiente la capacidad de transferencia de  del sistema. Los lípidos extraídos presentaron ácidos grasos favorables para la producción de biodiésel de microalgas, como ácido mirístico (C14:0), palmítico (C16:0), palmitoleico (C16:1), oleico (C18:1), linoleico (C18:1) y linolénico (C18:3). El uso de fotobiorreactores urbanos de microalgas es una estrategia ambientalmente sostenible que puede contribuir significativamente a la economía basada en recursos biológicos y reducir los efectos negativos del uso tradicional de combustibles fósiles sobre el medio ambiente.