Des de fa uns quants anys s'està investigant i experimentant amb microalgues per utilitzar-les en la fabricació de biocombustibles. Aquestes investigacions es basen que les microalgues presenten diversos avantatges respecte a altres matèries primeres tradicionals, com els cultius vegetals o els residus agrícoles. Actualment, aquestes microalgues s'utilitzen per a diversos fins, com a la indústria farmacèutica o alimentària, però el seu potencial com a font d'energia sembla molt prometedor.
Les microalgues són microorganismes unicel·lulars fotoautòtrofs que tenen la capacitat de generar energia a través de la fotosíntesi i sintetitzar les seves biomolècules a partir de compostos simples com aigua y diòxid de carboni (CO2). Això converteix les microalgues en una eina clau no només per a la producció de biocombustibles, sinó també per a la reducció de gasos amb efecte d'hivernacle, ja que absorbeixen CO2 durant el creixement.
Què són les microalgues i com funcionen?
Les microalgues són organismes fotosintètics unicel·lulars presents en una àmplia varietat d'ambients aquàtics. Es coneixen al voltant de 30.000 espècies, encara que només 50 han estat estudiades en profunditat i menys del 10% es fan servir comercialment. Això deixa un enorme marge de recerca per trobar espècies amb característiques eficients per a la producció de biocombustibles.
A més, les microalgues tenen un cicle de creixement extremadament ràpid. Mentre que les plantes terrestres poden trigar mesos a desenvolupar-se, algunes espècies de microalgues poden duplicar-ne la massa en qüestió d'hores. Això proporciona un avantatge competitiu quan es tracta de produir grans quantitats de biomassa en espais reduïts i en un menor temps, cosa que alhora incrementa la rendibilitat del seu ús.
Avantatges de les microalgues en la producció de biocombustibles
- Abundància i diversitat al planeta: Les microalgues són altament abundants i diverses. La seva capacitat d'adaptar-se a diferents tipus d'ambients, tant aquàtics com terrestres, els confereix una gran flexibilitat per al cultiu en diverses condicions. A més, el seu rang d'espècies ampli permet la selecció d'aquelles més idònies per a cada tipus de biocombustible.
- Rendiment superior: Les microalgues són molt més productives en termes de biomassa que els cultius convencionals usats per a biocombustibles, com el blat de moro o la soja. Produeixen fins a 100 vegades més biomassa per unitat d'àrea, fet que es tradueix en una major quantitat de biocombustible per hectàrea.
- No competeixen amb cultius alimentaris: A diferència d'altres fonts vegetals de biocombustibles, les microalgues no requereixen terres de cultiu fèrtils per créixer. Poden desenvolupar-se en aigües residuals, salines o fins i tot en terrenys no aptes per a lagricultura, minimitzant limpacte en la seguretat alimentària.
- Ús de CO2 i menor impacte ambiental: Les microalgues consumeixen grans quantitats de CO2 durant el creixement. Això no només beneficia el procés de fotosíntesi, sinó que també ajuda a reduir la concentració d'aquest gas a l'atmosfera, contribuint a la lluita contra el canvi climàtic.
- Producció de múltiples compostos: Les microalgues són capaces de produir lípids per a biodièsel, carbohidrats per a bioetanol i proteïnes que poden ser usades com a aliment o suplement. També, de la seva biomassa es poden obtenir productes secundaris amb aplicacions a la indústria farmacèutica i cosmètica.
Producció de biocombustibles a partir de microalgues
Hi ha diferents tipus de biocombustibles que es poden produir a partir de microalgues, cadascun amb característiques particulars que els fan ideals per a diferents tipus d'usos. Entre els biocombustibles més comuns hi ha el biodièsel, el bioetanol, el biogàs i el biohidrogen. Cadascun d'aquests combustibles s'obté de diferents components de les microalgues, com els lípids i els carbohidrats.
Biodièsel a partir de microalgues
El biodièsel és un dels biocombustibles més coneguts i s'obté principalment dels lípids (greixos) que emmagatzemen les microalgues al seu interior. Per produir-lo, els lípids s'extreuen de les cèl·lules de les algues i posteriorment se sotmeten a un procés químic conegut com transesterificació, que els converteix en metilèsters, el principal component del biodièsel.
El procés d'extracció és costós, però les investigacions sobre noves tècniques d'extracció de lípids i el desenvolupament de microalgues enriquides amb àcids grassos estan avançant ràpidament. A més, certs avenços en el tractament de biomassa algal per produir biocombustible han permès una major eficiència en l'obtenció de biodièsel, principalment a través de tècniques com la liqüefacció hidrotermal (HTL), que tracta la biomassa humida a alta pressió i temperatura.
Bioetanol a partir de microalgues
El bioetanol s'obté a través de la fermentació dels carbohidrats emmagatzemats a les microalgues. Després d'un pretractament de la biomassa per separar els sucres, s'utilitzen llevats i bacteris per convertir aquests carbohidrats en etanol. Tot i que el procés és similar al que s'utilitza per al blat de moro o la canya de sucre, les microalgues presenten l'avantatge que no requereixen grans extensions de terra ni fertilitzants, i no competeixen amb els cultius destinats a l'alimentació humana.
Biogàs a partir de microalgues
El biogàs és un altre dels biocombustibles que es pot produir usant microalgues. Mitjançant un procés de digestió anaeròbia, els carbohidrats i lípids presents a les algues es descomponen en absència d'oxigen per generar metà i diòxid de carboni. Aquest biogàs pot ser utilitzat de la mateixa manera que el gas natural, permetent la generació delectricitat o lús en sistemes de calefacció.
Biocombustibles a la indústria i el transport
A més de la producció d'electricitat a partir del biogàs, els biocombustibles obtinguts de microalgues tenen aplicacions clau en sectors com ara el transport i l'aviació. Actualment, el biodièsel produït a partir de microalgues està sent investigat com una alternativa viable per a combustibles en aviació comercial, que és un dels sectors més difícils de descarbonitzar. El bioquerosè derivat de microalgues podria ser una solució viable per reduir les emissions de CO2 en aquest sector.
També s'estan estudiant aplicacions a la producció de biopolímers, que són plàstics biodegradables generats a partir de subproductes com el glicerol que s'obté durant el procés de transesterificació de lípids. Això podria afegir un valor econòmic addicional a la producció de microalgues, fent-les més competitives respecte a altres matèries primeres utilitzades per a biocombustibles.
Els costos de producció continuen sent el principal obstacle per a la comercialització massiva del biocombustible a partir de microalgues, però els avenços científics i tecnològics suggereixen un futur prometedor per a aquesta indústria. A mesura que l'eficiència en el procés de cultiu i extracció millori, i les tecnologies de refinació de biocombustibles es vagin perfeccionant, no hi ha dubte que les microalgues es posicionaran com una de les principals fonts d'energia renovable al món.
En resum, les microalgues no només són una promesa pel que fa a la producció de biocombustibles, sinó que també ofereixen una solució sostenible per mitigar els problemes energètics i ambientals de la nostra societat. La seva capacitat d'adaptar-se a diferents ambients, el seu alt rendiment productiu i el seu potencial per absorbir CO2 fan que les microalgues siguin una opció excel·lent en la recerca d'alternatives energètiques netes i viables.