Crecimiento de cianobacterias en fotobiorreactores con iluminación controlada

Abstract

Resumen Las cianobacterias son organismos fotosintéticos capaces de utilizar la luz y el CO2 presente en el ambiente para generar oxigeno y biomasa como productos principales, además de metabolitos secundarios como carbohidratos y lípidos. En el cultivo de cianobacterias uno de los aspectos más importantes en el diseño del proceso es el suministro de energía lumínica. En este trabajo se evaluó la influencia de diferentes configuraciones de iluminación en constantes cinéticas, rendimientos y productividades del cultivo de cianobacterias en el fotobiorreactor prototipo Se especificaron tres fotobiorreactores en forma de columna de burbujeo de dos tubos concéntricos con tres diferentes configuraciones de iluminación: i) lámpara fluorescente que irradiaba sobre el fotobiorreactor desde un solo punto, ii) tira comercial flexible de LEDS colocada en forma de espiral rodeando la parte exterior del tubo externo del fotobiorreactor y iii) tira comercial flexible de LEDS colocada en forma de espiral rodeando la parte interior del tubo interno del fotobiorreactor. La biomasa generada con la configuracion de iluminación de la tira de LEDS externa fue de 112 millones de células mL-1, aproximadamente el doble de la biomasa generada con los otros dos sistemas utilizados estas evidencias experimentales sugieren que la cantidad de luz disponible dentro del medio es mayor con el sistema lumínico de LEDS externo debido a las trayectorias de los fotones dentro del fotobiorreactor y que, con base al análisis estadístico realizado, no hay diferencia significativa entre el crecimiento celular con un sistema lumínico de LEDS interno en forma de espiral y una fuente lumínica de fluorescente.

Abstract Cyanobacteria are photosynthetic organisms capable of use light and the CO2 in the atmosphere to produce oxygen and biomass as the main products in addition to secondary metabolites such as carbohydrates and lipids. In cyanobacteria growth, one of the most important aspects in the design of the process is the supply of light energy. This study evaluated the influence of different lighting configurations in kinetic constants, yields and productivity of cyanobacteria in the prototype photobioreactor It specified three photobioreactors as bubble column with three different lighting configurations: i) fluorescent lamp radiating on the photobioreactor from a single point, ii) flexible LED commercial strip placed in a spiral around the photobioreactor outer tube and iii) flexible LED commercial strip placed in a spiral around the inside of the inner tube photobioreactor. The biomass generated by the configuration of external LED strip was 112 million cells mL-1, about twice the biomass generated with the other two systems. These experimental evidences suggest that the amount of light available within the medium is higher with external LED lighting systems due to the paths of photons inside the photobioreactor and that, based on the statistical analysis, there is no significant difference between cell growth with internal LED lighting system of spiral and fluorescent light source.