Desde hace unos pocos años se viene investigando y experimentando con microalgas para usarlas en la fabricación de biocombustibles. Estas investigaciones se basan en que las microalgas presentan varias ventajas con respecto a otras materias primas tradicionales, como los cultivos vegetales o los residuos agrícolas. Actualmente, estas microalgas se utilizan para diversos fines, como en la industria farmacéutica o alimentaria, pero su potencial como fuente de energía parece ser muy prometedor.
Las microalgas son microorganismos unicelulares fotoautótrofos que tienen la capacidad de generar energía a través de la fotosíntesis y sintetizar sus biomoléculas a partir de compuestos simples como agua y dióxido de carbono (CO2). Esto convierte a las microalgas en una herramienta clave no solo para la producción de biocombustibles, sino también para la reducción de gases de efecto invernadero, ya que absorben CO2 durante su crecimiento.
¿Qué son las microalgas y cómo funcionan?
Las microalgas son organismos fotosintéticos unicelulares presentes en una amplia variedad de ambientes acuáticos. Se conocen alrededor de 30.000 especies, aunque solo 50 han sido estudiadas en profundidad y menos del 10 % se usan comercialmente. Esto deja un enorme margen de investigación para encontrar especies con características eficientes para la producción de biocombustibles.
Además, las microalgas tienen un ciclo de crecimiento extremadamente rápido. Mientras que las plantas terrestres pueden tardar meses en desarrollarse, algunas especies de microalgas pueden duplicar su masa en cuestión de horas. Esto proporciona una ventaja competitiva cuando se trata de producir grandes cantidades de biomasa en espacios reducidos y en un menor tiempo, lo que a su vez incrementa la rentabilidad de su uso.
Ventajas de las microalgas en la producción de biocombustibles
- Abundancia y diversidad en el planeta: Las microalgas son altamente abundantes y diversas. Su capacidad de adaptarse a diferentes tipos de ambientes, tanto acuáticos como terrestres, les confiere una gran flexibilidad para su cultivo en diversas condiciones. Además, su amplio rango de especies permite la selección de aquellas más idóneas para cada tipo de biocombustible.
- Rendimiento superior: Las microalgas son mucho más productivas en términos de biomasa que los cultivos convencionales usados para biocombustibles, como el maíz o la soja. Producen hasta 100 veces más biomasa por unidad de área, lo que se traduce en una mayor cantidad de biocombustible por hectárea.
- No compiten con cultivos alimenticios: A diferencia de otras fuentes vegetales de biocombustibles, las microalgas no requieren tierras de cultivo fértiles para crecer. Pueden desarrollarse en aguas residuales, salinas o incluso en terrenos no aptos para la agricultura, minimizando el impacto en la seguridad alimentaria.
- Uso de CO2 y menor impacto ambiental: Las microalgas consumen grandes cantidades de CO2 durante su crecimiento. Esto no solo beneficia al proceso de fotosíntesis, sino que también ayuda a reducir la concentración de este gas en la atmósfera, contribuyendo a la lucha contra el cambio climático.
- Producción de múltiples compuestos: Las microalgas son capaces de producir lípidos para biodiésel, carbohidratos para bioetanol y proteínas que pueden ser usadas como alimento o suplemento. También, de su biomasa pueden obtenerse productos secundarios con aplicaciones en la industria farmacéutica y cosmética.
Producción de biocombustibles a partir de microalgas
Existen diferentes tipos de biocombustibles que se pueden producir a partir de microalgas, cada uno con características particulares que los hacen ideales para distintos tipos de usos. Entre los biocombustibles más comunes están el biodiésel, el bioetanol, el biogás y el biohidrógeno. Cada uno de estos combustibles se obtiene de diferentes componentes de las microalgas, como los lípidos y carbohidratos.
Biodiésel a partir de microalgas
El biodiésel es uno de los biocombustibles más conocidos y se obtiene principalmente de los lípidos (grasas) que almacenan las microalgas en su interior. Para producirlo, los lípidos se extraen de las células de las algas y posteriormente se someten a un proceso químico conocido como transesterificación, que los convierte en metilésteres, el principal componente del biodiésel.
El proceso de extracción resulta costoso, pero las investigaciones sobre nuevas técnicas de extracción de lípidos y el desarrollo de microalgas enriquecidas con ácidos grasos están avanzando rápidamente. Además, ciertos avances en el tratamiento de biomasa algal para producir biocombustible han permitido una mayor eficiencia en la obtención de biodiésel, principalmente a través de técnicas como la licuefacción hidrotermal (HTL), que trata la biomasa húmeda a alta presión y temperatura.
Bioetanol a partir de microalgas
El bioetanol se obtiene a través de la fermentación de los carbohidratos almacenados en las microalgas. Después de un pretratamiento de la biomasa para separar los azúcares, se utilizan levaduras y bacterias para convertir esos carbohidratos en etanol. Si bien el proceso es similar al que se utiliza para el maíz o la caña de azúcar, las microalgas presentan la ventaja de que no requieren grandes extensiones de tierra ni fertilizantes, y no compiten con los cultivos destinados a la alimentación humana.
Biogás a partir de microalgas
El biogás es otro de los biocombustibles que puede producirse usando microalgas. Mediante un proceso de digestión anaerobia, los carbohidratos y lípidos presentes en las algas se descomponen en ausencia de oxígeno para generar metano y dióxido de carbono. Este biogás puede ser utilizado de la misma manera que el gas natural, permitiendo la generación de electricidad o el uso en sistemas de calefacción.
Biocombustibles en la industria y el transporte
Además de la producción de electricidad a partir del biogás, los biocombustibles obtenidos de microalgas tienen aplicaciones clave en sectores como el transporte y la aviación. Actualmente, el biodiésel producido a partir de microalgas está siendo investigado como una alternativa viable para combustibles en aviación comercial, que es uno de los sectores más difíciles de descarbonizar. El bioqueroseno derivado de microalgas podría ser una solución viable para reducir las emisiones de CO2 en este sector.
También se están estudiando aplicaciones en la producción de biopolímeros, que son plásticos biodegradables generados a partir de subproductos como el glicerol que se obtiene durante el proceso de transesterificación de lípidos. Esto podría añadir un valor económico adicional a la producción de microalgas, haciéndolas más competitivas respecto a otras materias primas utilizadas para biocombustibles.
Los costos de producción continúan siendo el principal obstáculo para la comercialización masiva del biocombustible a partir de microalgas, pero los avances científicos y tecnológicos sugieren un futuro prometedor para esta industria. A medida que la eficiencia en el proceso de cultivo y extracción mejore, y las tecnologías de refinación de biocombustibles se vayan perfeccionando, no caben dudas de que las microalgas se posicionarán como una de las principales fuentes de energía renovable en el mundo.
En resumen, las microalgas no solo son una promesa con respecto a la producción de biocombustibles, sino que también ofrecen una solución sostenible para mitigar los problemas energéticos y ambientales de nuestra sociedad. Su capacidad de adaptarse a diferentes ambientes, su alto rendimiento productivo y su potencial para absorber CO2 hacen que las microalgas sean una excelente opción en la búsqueda de alternativas energéticas limpias y viables.