Investigadores del Departamento de IngenierÃa QuÃmica de la Universidad de AlmerÃa (UAL) han demostrado que las microalgas pueden crecer en condiciones reales, al aire libre, en aguas residuales procedentes de explotaciones porcinas como única fuente de nutrientes.
En este medio de cultivo, los microorganismos verdes encuentran el nitrógeno y fósforo necesarios para su desarrollo que, de lo contrario, tienen que añadirse a través de fertilizantes que encarecen el proceso de producción y no resultan respetuosos con el medio ambiente, según ha indicado la Fundación Descubre en una nota.
Con el uso de estos efluentes lÃquidos, que los expertos han introducido por primera vez en el cultivo de microalgas, los investigadores reducen los costes y contribuyen al tratamiento de residuos agrÃcolas.
Además, mejoran los procesos para generar materias primas, como biofertilizantes o biocombustible, a partir de microalgas. Al igual que las plantas, los microorganismos acuáticos necesitan para su crecimiento, además de agua y luz solar, nitrógeno, fósforo y dióxido de carbono.
Este último procede, en su mayorÃa, de gases de combustión industriales que las microalgas toman de la atmósfera, tal y como apuntan los investigadores.
Por el contrario, el nitrógeno y el fósforo se suelen añadir al agua de cultivo como complemento para acelerar el crecimiento. La fabricación de estos fertilizantes es un proceso costoso que lleva asociado un consumo elevado de energÃa. El fósforo, asimismo, es un recurso que ya empieza a agotarse.
Por lo tanto, uno de los autores de este estudio de la Universidad de AlmerÃa, José MarÃa Fernández-Sevilla, ha explicado que su uso no es viable a nivel económico, ni sostenible con el medio ambiente.
Para resolver este problema, los expertos proponen combinar la producción de microalgas con el tratamiento de aguas residuales procedentes de granjas de cerdos.
Según los investigadores, los purines de estos animales, es decir, los restos de excrementos sólidos y lÃquidos, se caracterizan por presentar concentraciones muy elevadas de nitrógeno y fósforo, que las plantas de tratamiento de residuos son incapaces de procesar.
Una de las razones por las que decidieron trabajar con estos restos orgánicos es, precisamente, por su toxicidad, que causa graves problemas medioambientales. La urea procedente de los residuos porcinos, por ejemplo, se transforma en amoniaco con niveles de alcalinidad capaces de provocar quemaduras en la vegetación, como ocurre en zonas donde hay concentración de explotaciones porcinas.
Para obtener los niveles adecuados a las microalgas, los cientÃficos aplicaron diversos tratamientos a los residuos hasta conseguir un concentrado lÃquido que añadieron al agua de cultivo en distintas proporciones.
AsÃ, Fernández-Sevilla precisa que han probado diferentes diluciones, desde un dos hasta un 40 por ciento de concentrado de purines, tras lo que han determinado que la cantidad idónea para la producción es del 30 por ciento. Por encima de este valor, la velocidad de crecimiento y la concentración de microalgas disminuyen.
El uso de purines no sólo evita la fabricación de fertilizantes basados en nitrógeno y fósforo. También aporta una solución respetuosa con el medio ambiente al problema de los desechos. Con el nitrógeno de estos efluentes se produce biomasa de microalgas, un producto rico en materia orgánica que, entre otras aplicaciones, sirve para fabricar biofertilizantes.
Estos abonos, a su vez, regresan al medio ambiente a través de la agricultura, por lo que, según afirma el investigador, es como cerrar un ciclo, el del nitrógeno, que repercute de forma positiva en el ecosistema.
Para Fernández-Sevilla, la posibilidad de producir biodiésel y biofertilizantes es una de las ventajas del uso de purines, ya que, debido a su toxicidad, esta biomasa no se puede utilizar en campos como la alimentación, acuicultura o el sector farmacéutico; si bien, con la elaboración de abonos y combustibles bios, la utilización de estos efluentes deja de ser una desventaja.
Para las pruebas, realizadas en la Estación Experimental Cajamar Las Palmerillas de AlmerÃa, y recogidas en el artÃculo Outdoor production of Scenedesmus sp. in thin-layer and raceway reactors using centrate from anaerobic digestion as the sole nutrient source, publicado en la revista Algal Research, los investigadores escogieron una microalga de agua dulce por su robustez y alta productividad.
Como novedad, se utilizó para su cultivo un reactor de capa fina, una especie de tobogán acuático, aunque con menor pendiente, donde los microorganismos se crÃan al aire libre.
Según los cientÃficos, la diferencia de estos reactores respecto a otros modelos es su bajo coste y su escasa profundidad, un centÃmetro, lo que reduce la cantidad de agua del cultivo y aumenta su concentración.
Para obtener la biomasa, hay que separar las microalgas del lÃquido. El método más utilizado es la centrifugación, que conlleva un gasto energético enorme. Pero, si en lugar de procesar 1.000 litros de agua, se trabaja sólo con 200, evidentemente consumiremos menos energÃa y reduciremos costes.
Los reactores de capa fina también se distinguen por su mayor productividad. En este sentido, apunta que, en este dispositivo, con un 30 por ciento de concentrado de purines, la cantidad de biomasa generada fue de 42 gramos al dÃa; mientras en otros modelos sólo se alcanzaron los 24 gramos al dÃa. A mayor productividad, menor energÃa consumida y menor gasto.
A partir de este proyecto, financiado por la ConsejerÃa de EconomÃa y Conocimiento de la Junta de AndalucÃa y el Instituto Nacional de Investigación y TecnologÃa Agraria y Alimentaria (INIA), los investigadores se plantean, por un lado, ampliar la proporción de purines y, por otro, aplicar estos procesos a otros residuos industriales para mejorar la producción de biomasa.