Diseño y establecimiento de un sistema semicerrado para el cultivo de microalgas

Abstract

El interés por las microalgas en la generación de biodiesel se debe a la rápida generación de biomasa y alto contenido de lípidos en su estructura. El cultivo de microalgas se puede llevar a cabo en sistemas cerrados o abiertos denominados fotobiorreactores (FBR) y Raceways, respectivamente. Los sistemas cerrados permiten llevar un buen control de los parámetros y condiciones de cultivo; sin embargo, representan alto costo de inversión y operación y problemas de escalamiento. Los sistemas abiertos se han utilizado más frecuentemente para la producción de microalgas a gran escala, pero presentan problemas de baja productividad, contaminación, evaporación y deficiente difusión de gases. El objetivo de este estudio fue determinar el efecto del material y geometría de cubiertas de sistemas de raceways semicerrados en el crecimiento y producción de lípidos de Chloroccocum humicola. El crecimiento se llevó en Medio Basal de Bold (BBM) en raceways de 10 L con un volumen de operación de 8 L. Se evaluaron tres geometrías de cubierta (arco redondeado, capilla y planos asimétricos) y dos materiales, flexible tricapa y material rígido, realizando las cinéticas en exterior. Se determinó la evaporación, intensidad de luz, temperatura dentro de las cubiertas y del cultivo, biomasa, azúcares, proteínas y lípidos, así como la contaminación por cuenta en placa y microscopia. La irradiación solar recibida en los sistemas semicerrados fue hasta 50% menor a los sistemas abiertos. Un efecto significativo en la reducción de hasta el 50% de la evaporación del medio (pérdida de agua). La biomasa fue mayor en todos los sistemas con material flexible tricapa, a pesar de que la intensidad de luz recibida fue menor en comparación con el material rígido, presentándose un efecto debido al tipo de material de las cubiertas. Finalmente, No hubo un efecto significativa (p≥0.05) debido a la geometría ni a los materiales de las cubiertas en el contenido de carbohidratos, proteínas y lípidos.

Abstract The interest in biodiesel generation from microalgae is because they have a rapid generation of biomass and high lipid content in their cell structure. Growth of microalgae can be carried out in enclosed photobioreactors or Raceway ponds. The main advantage of enclosed photobioreactors is the control of biomass growth carbon dioxide, water, nutrients, light intensity, pH and temperature. However it represents high costs of investment, operation and scaling problems. The most commercially viable method of algal production is the Raceway ponds; the advantages of raceway ponds are minimal costs needed to operate and minimal energy inputs needed to run the system. Raceway systems are easy to maintain and clean, higher cell densities and the disadvantages of Raceway ponds are low productivity, hard to control environmental conditions and as the system is so exposed it can result in the cultures being exposed to contamination. In this present work was constructed a semiclosed raceway pond, to determine the effect of the cover material and geometry; using greenhouses overcomes the problem about evaporation, rainfall and contamination, allowing for the best productivity of Chlorococcum humicola. Chloroccocum humicola were cultured in Bold 's Basal Medium raceway ponds of 10 L containing 7 L of culture medium, which were evaluated three covers (even span, arch and uneven span) and two different materials (rigid and tri-layer polyethylene film), biomass productivity, carbohydrates, proteins, lipid and contamination were determined, establishing that the cover had an effect on the light intensity, temperature, evaporation and pollution. The solar radiation received in semiclosed raceway pond was 50% lower than open raceway pond. The results suggest statistically significant difference on the reduction of evaporation in semiclosed raceway pond by up to 50%. Biomass was higher in all the systems with three-layer flexible material, even though the received light intensity was lower compared to the rigid material; an effect due to the material of the covers was established. Finally, no significant effect of materials and geometries in carbohydrates, proteins and lipids the content (p ≥ 0.05)…..