Se detallan a continuación cada uno de los componentes del sistema experimental
Cada un de estos componentes puede ser adaptado y modificado para el óptimo funcionamiento de nuestro fotobiorreactor
Se detallan a continuación cada uno de los componentes del sistema experimental
Cada un de estos componentes puede ser adaptado y modificado para el óptimo funcionamiento de nuestro fotobiorreactor
el flujode gas fue fijado en34mL/min.
Aproximado del suministro que se debe tener de gas
El sistema experimental estuvo compuesto por un fotobiorreactor tubular cerrado, interconectado a una cámara de mezcla y a una columna de absorción. Los volúmenes fueron respectivamente 45,6, 65 y 2,4L, haciendo un total de 113 litros, con una velocidad de recirculación en el fotobiorreactor de 0,5 m/sobtenida mediante una bomba centrífuga. La temperatura del cultivo se mantuvo dentro de unos límites admisibles de entre 22 y 28ºC
Se pude hacer un rediseño del fotobiorreactor para poder implementarlo en el proyecto
El alga empleada en este estudio fue Chlorella Sorokiniana, caracterizada por su forma esférica y de entre 2 y 10 micras de diámetro(Figura 3.25.). Esta especie, es la que mayor porcentaje de clorofila tiene,por lo que se multiplica rápidamente, requiriendo únicamente dióxido de carbono,agua,luz solary pequeñas cantidades deminerales
Justo esta es el alga que estamos buscando ya que cuenta con los requisitos necesarios disponibles con el modelo pensado
en comparación con los cultivos actualmente empleados en la producción de biodiesel, pasan a ser la materia prima más preferible para la producción de biodiesel donde la principal dificultad reside en la extracción de aceite.
Principal ventaja y desventaja de la obtención de biodiesel a partir de microalgas
EFECTODELAADICIÓNDECO2ENELTRATAMIENTOTERCIARIOYPRODUCCIÓNDEMICROALGAS
Es la parte que más nos importa en el documento, ya que en eso se basa el proyecto
la absorción de N en las microalgas inicia enla membrana plasmática con la reducción de NO3– a NO2–donde una fracción producida de NO2–se libera al medio acuosoy otra fracción de NO2– se reduce en el cloroplasto formandoNH4+ que posteriormente se integra en la formación deaminoácidos (Burhenne & Tischner 2000, Wang et al. 2010,Umamaheswari & Shanthakumar 2016).Durante el metabolismo, el PO43– es asimilado de las formasH2PO4– y HPO4– e incorporado dentro de compuestosorgánicos a través del proceso de fosforilación, en la cual granparte del PO43– es captado para la generación de adenosintrifosfato (ATP) a partir de adenosin difosfato (ADP),obteniendo así el suministro de energía celular (Martinez et al.1999, Cai et al. 2013).Paralelamente, la capacidad de bio-acumulación de lasmicroalgas durante el tratamiento terciario promueve laeliminación de micronutrientes metálicos derivados de: Na, K,Mg, Ca, Mo, Fe, Ni, Cu, Zn, Co, B, Mn, Cl y otros elementostraza (Markou & Georgakakis 2011, Cai et al. 2013). Desdeun punto de vista nutricional, la capacidad de bio-acumular yreducir las concentraciones de algunos micronutrientes
Breve pero buena explicación del proceso de síntesis en las microalgas
Por otra parte, el tratamiento óptimo de efluentes secundariosmunicipales basado en la aplicación de microalgas podría sersustentable y económicamente rentable, siempre que se cumplancondiciones como: 1) sistemas y estrategias de cultivo viables(De la Noüe et al. 1992, Park et al. 2011, Hernández-Pérez& Labbé 2014); 2) separación de biomasa a bajo costo (etapaque representa del 20-30% del precio total en sistemas deproducción) (De la Noüe et al. 1992, Uduman et al. 2010,Park et al. 2011); 3) conocimiento y control de factoreslimitantes como los ambientales (luz y temperatura), biológicos(concentración inicial de inóculo, contaminación por hongos ybacterias) y operacionales (pH, CO2 y nutrientes)
Básicamente es e objetivo del proyecto crear un modelo sustentable y rentable
Un balance total dinámico de masa para un elemento de fluido puede ser desarrollado teniendo en cuenta que: la acumulación de material en el elemento está dada por la diferencia entre el flujo del material que entra y sale, el que se genera y consume por reacciones y el transferido hacia dentro o hacia fuera por difusión a través de los límites
Un balance es uno de los cálculos más importantes que debemos tener en cuenta
Una restricción más para el crecimiento de las algas que debe ser considerada, es la disponibilidad de la luz. A medida que la irradiación solar penetra la superficie líquida, su intensidad se reduce exponencialmente con la profundidad
Con esto podriamos imaginar un diseño de reactor en el que haya el mayor contacto con la luz solar
a ecuación estequiométrica (1) que describe su crecimiento fue propuesta por Buhr and Miller (1983):
Ecuación con la que se puede describir el crecimiento de la microalga chlorela sp, prospecto a imlplementar en el proyecto
El nitrógeno ha sido demostrado como el principal regulador en el crecimiento y acumulación de lípidos (Rodolfi et al., 2009 Yeh y Chang, 2012). Cuando un cultivo es expuesto a una intensidad luminosa adecuada, pero con limitación de nutrientes, se disminuye la tasa de división celular (aunque se sigue convirtiendo energía solar en energía química)
Condiciones a tomar en cuenta en el cultivo
diferencias significativas entre géneros y especies.
Esta parte es de suma importancia ya que se tiene una gran variedad de especies para implementar y debemos usar la de mayor rendimiento
ventajas sobre otras materias primas disponibles, entre las que se pueden mencionar: – Mayor eficiencia fotosintética que las plantas superiores (Meng et al., 2009; Posten y Schaub, 2009), logrando convertir entre el 3 y el 8 % de la energía solar en biomasa, mientras que el rendimiento observado en las plantas es de aproximadamente un 0,5 % (Lardon et al., 2009). – Tasa de crecimiento elevada, duplicando su biomasa en aproximadamente 24 horas (Meng et al., 2009). – Periodos de cosecha muy cortos (menores a diez días dependiendo del proceso), lo que permite múltiples o continuas cosechas a diferencia de las plantas que se cosechan una o dos veces por año (Vyas et al., 2010). – Cálculos teóricos estiman que las microalgas tienen el potencial para producir mayor cantidad de biomasa y de aceite por hectárea que cualquier planta oleaginosa (Chisti, 2007; Mata et al., 2010). – Fácil cultivo, crecen casi en cualquier lugar y solo necesitan luz del sol y algunos nutrientes. Pueden cultivarse en zonas áridas y semiáridas, donde no pueden desarrollarse cultivos agrícolas, pueden utilizar agua no potable y su cultivo no requiere la adición de herbicidas o pesticidas (Avagyan, 2008). – Capaces de fijar grandes cantidades de CO2 (Amin, 2009; Sydney et al., 2010), su demanda estequiométrica de CO2 es de aproximadamente 1,7 kg de CO2/kg de biomasa seca (Packer, 2009; Posten y Schaub, 2009; Rodolfi et al., 2009), lo que permitiría acoplar su producción a una corriente de gases de combustión industrial para disminuir el efecto invernadero y contribuir al restablecimiento del equilibrio térmico del planeta (Lim y Teong, 2010). – Capacidad para utilizar los nutrientes de aguas residuales en su crecimiento (especialmente nitrógeno y fósforo) (Xue et al., 2006; Kim et al., 2007; Chinnasamy et al., 2010; Xin et al., 2010a, Xin et al., 2010b), podría disminuir el costo del medio de cultivo y evitar la descarga de estos nutrientes a cuerpos de agua. – La biomasa residual, posterior a la extracción de los lípidos, encuentra aplicación en las industrias alimentaria, farmacéutica, agropecuaria e incluso en la producción de alcoholes combustibles y en la generación de energía (Wang et al., 2008; Zamalloa et al., 2012)
El uso de microalgas para la obtención de biodisel realmente brinda muchas ventajas tanto para el medio ambiente como para la economía
el crecimiento de Chlorella vulgaris se vio afectado a temperaturas superiores a los 35 ºC y una variación en la temperatura de 30 a 25 ºC permitió un incremento en el contenido de lípidos de 5,9 a 14,7 % y como la tasa de crecimiento no se vio afectada a estas temperaturas, la productividad de los lípidos aumentó de 8 a 20 mg/l.d.
La Chorella sería un buen prospecto para implementar al medio ambiente porque soporta temperaturas un poco más altas, aunque dependiendo del clima se puede usar distintas especies
La agitación de los cultivos de microalgas es necesaria para evitar la sedimentación celular y para asegurar su exposición uniforme a la luz y a los nutrientes, además de que favorece el intercambio de gases entre el medio de cultivo y el medio externo. Un mezclado inadecuado, reduce la productividad de biomasa y puede ocurrir muerte celular y fermentación del cultivo.
Con la implementación del cultivo en tanques móviles alimentados de CO2 desprendido de coches se debe tener cuidado con la entrada de gases que puedan dañar el cultivo o los que no lo favorezcan
obteniendo mejores resultados cuando se aplico el solvente de cloroformo + metanol, en una cantidad de biomasa de 2(g) se produjo un valor de 10.5 ml de aceite de microalgas, del mismo modo, se ultilizo la misma cantidad de biomasa 2 (g) y se realizo la extraccion con el solvente hexano, y el resultado fue de 6.75 ml de aceite produccido.
Resultados que se obtuvieron y el rendimiento que tienen
Siembra El medio de cultivo utilizado durante el proceso de siembra, fue realizado con un abono comercial de marca fert plant. El cual se preparó colocando en un 1000 ml de agua de la llave 5ml de medio. Los compuestos del medio se observan en la Tabla 2. Table 2 Medio de cultivo. COMPUESTO CONCENTRACION nitrógeno total (n) 6.0 g/l nitrógeno ureico (n) 6.0 g/l fosforo (P2O2) 4.0 g/l potasio soluble en agua 3.0 g/l boro (b) 1.0 g/l cobre (cu) 1.5 g/l hierro (fe) 1.3 g/l manganeso (mn) 0.7 g/l zinc (zn) 2.4 g/l
Ejemplo para poder empezar con las condiciones del cultivo