1. Perspectivas y avancesPerspectivas y avances
en la investigación deen la investigación de
microalgasmicroalgas
IV Congreso de energías renovables yIV Congreso de energías renovables y
biocombustibles.biocombustibles.
Lima, PerúLima, Perú
Claudia Sepúlveda VegaClaudia Sepúlveda Vega
Antofagasta, Chile.Antofagasta, Chile.

2. DEMANDA ENERGETICADEMANDA ENERGETICA
NACIONAL Y MUNDIALNACIONAL Y MUNDIAL
Crisis energética.Crisis energética.
Reducción en emisión de gases.Reducción en emisión de gases.Reducción en emisión de gases.Reducción en emisión de gases.
Expansión y diversificación de laExpansión y diversificación de la
matriz energética.matriz energética.
Desarrollo de combustiblesDesarrollo de combustibles
renovables.renovables.

3. PuntosPuntos críticoscríticos parapara elel
desarrollodesarrollo dede lala industriaindustria deldel
biodieselbiodiesel enen ChileChile yy aa nivelnivel
mundialmundial
Tipo de cultivoTipo de cultivo
Costos v/s PreciosCostos v/s PreciosCostos v/s PreciosCostos v/s Precios
Disponibilidad de TierrasDisponibilidad de Tierras
Producción constante de BiomasaProducción constante de Biomasa
Cultivos con alto contenidoCultivos con alto contenido
lipídicolipídico

4. CHILE
U. de Tarapacá macro
U. de Antofagasta micro
U. de Concepción micro
U. Católica de Temuco micro
U. de la Frontera micro
U. de los Lagos macro

6. VENTAJAS DEL NORTE DEVENTAJAS DEL NORTE DE
CHILECHILE
•• ALTA INTENSIDADALTA INTENSIDAD
LUMINICA 4.828LUMINICA 4.828
kcal/(mkcal/(m--22 día)día)
•• ALTAALTA
DISPONIBILIDAD DEDISPONIBILIDAD DE
TIERRAS PARATIERRAS PARA
CULTIVOCULTIVO 126.049126.049
kmkm22
•• ZONAS DESERTICASZONAS DESERTICAS
NO DISPONIBLESNO DISPONIBLES
PARA OTROSPARA OTROS
CULTIVOS OCULTIVOS O
AGRICULTURAAGRICULTURA

8. ¿Por qué cultivar microalgas para producir
biodiesel?

9. Comparación de materias primas para biodiesel
Y. Chisti. –. Biotechnology Advances 25 (2007) 294
*
*
*Se requieren monocultivos de microalgas seleccionadas acumuladoras de lípidos

10. AA nivelnivel mundialmundial muchosmuchos investigadoresinvestigadores yy empresasempresas privadasprivadas
sese encuentranencuentran desarrollandodesarrollando yy evaluandoevaluando lala tecnologíatecnología
necesarianecesaria parapara asegurarasegurar lala sustentabilidadsustentabilidad dede cultivoscultivos
energéticosenergéticos dede 22dada generacióngeneración queque sirvansirvan comocomo fuentefuente dede
biomasabiomasa..
ExisteExiste unauna necesidadnecesidad urgenteurgente dede seleccionarseleccionar yy evaluarevaluar fuentesfuentes
dede materiamateria primaprima sustentablessustentables yy renovablesrenovables enen elel tiempotiempo..
ExisteExiste unun grangran consensoconsenso enen queque laslas microalgasmicroalgas sonson unauna dede laslas
materiasmaterias primasprimas concon másmás posibilidadesposibilidades dede desarrollodesarrollo..

11. LasLas algasalgas sonson importantesimportantes constituyentesconstituyentes dede
muchosmuchos ecosistemasecosistemas
SuSu rangorango dede hábitatshábitats vava desdedesde ambientesambientes marinosmarinos aa
dulceacuícolasdulceacuícolas yy desdedesde laslas arenasarenas deldel desiertodesierto aa fosasfosas
hidrotermales,hidrotermales, nievenieve yy hielohielo..
LasLas algasalgas producenproducen unun grangran porcentajeporcentaje dede lala producciónproducción primariaprimaria
totaltotal yy sonson lala basebase dede todatoda lala cadenacadena alimenticiaalimenticia..

12. Muchas algas acumulan cantidades sustanciales de
lípidos
Muchas algas acumulan cantidades sustanciales de
lípidos Contenido de aceite (% )
Neochloris oleoabundans 35-54 Nitzschia sp. 45-47
Nannochloropsis spp. 31-68 Isochrysis galbana 22-38
Chlorella sp. 28-32 Haematococcus pluvialis 30-40
Schizochytrium sp. 50-77 Phaeodactylum tricornutum 20-30
Botryococcus braunii
Acumula sobre el 80% de su peso celular en hidrocarburos de cadena
adversas.
Acumula sobre el 80% de su peso celular en hidrocarburos de cadena
larga (C23-C40) que son producidos bajo condiciones medioambientales
adversas.
Esas especies oleaginosas se han considerado como fuente promisoria de
biodiesel.

13. LasLas ventajasventajas potencialespotenciales dede laslas algasalgas incluyenincluyen susu
habilidadhabilidad parapara::
•• CrecerCrecer aa unauna tasatasa dede crecimientocrecimiento altaalta..
•• CrecerCrecer enen aguaagua dede
mar/salinas/salobres/costerasmar/salinas/salobres/costeras concon pocapoca
competenciacompetencia..
•• UtilizarUtilizar nutrientesnutrientes desdedesde aguasaguas dede tratamientotratamiento..
•• SecuestrarSecuestrar dióxidodióxido dede carbonocarbono desdedesde fuentesfuentes dede
LasLas ventajasventajas potencialespotenciales dede laslas algasalgas incluyenincluyen susu
habilidadhabilidad parapara::
•• CrecerCrecer aa unauna tasatasa dede crecimientocrecimiento altaalta..
•• CrecerCrecer enen aguaagua dede
mar/salinas/salobres/costerasmar/salinas/salobres/costeras concon pocapoca
competenciacompetencia..
•• UtilizarUtilizar nutrientesnutrientes desdedesde aguasaguas dede tratamientotratamiento..
•• SecuestrarSecuestrar dióxidodióxido dede carbonocarbono desdedesde fuentesfuentes dede•• SecuestrarSecuestrar dióxidodióxido dede carbonocarbono desdedesde fuentesfuentes dede
emisiónemisión fijasfijas..
•• ProducciónProducción dede coco-- yy subsub--productosproductos valiososvaliosos..
•• SecuestrarSecuestrar dióxidodióxido dede carbonocarbono desdedesde fuentesfuentes dede
emisiónemisión fijasfijas..
•• ProducciónProducción dede coco-- yy subsub--productosproductos valiososvaliosos..

14. Necesidades de los cultivos de microalgasNecesidades de los cultivos de microalgas
Cultivos: multiplicación (casi) ilimitada del inóculoCultivos: multiplicación (casi) ilimitada del inóculoCultivos: multiplicación (casi) ilimitada del inóculoCultivos: multiplicación (casi) ilimitada del inóculo
Promover el crecimiento de las microalgasPromover el crecimiento de las microalgas.Promover el crecimiento de las microalgasPromover el crecimiento de las microalgas.
Inóculo
O2
Inóculo
Luz
Nutrientes
(medio)
CO2
Agitación

15. Proceso productivoProceso productivo

16. SinSin embargo,embargo, parapara queque laslas microalgasmicroalgas sese
transformentransformen enen lala materiamateria primaprima idóneaidónea parapara lala
producciónproducción dede biocombustiblebiocombustible sese requiererequiere elel
desarrollodesarrollo dede tecnologíatecnología enen todastodas laslas áreasáreas::
•• búsquedabúsqueda yy selecciónselección dede cepascepas concon altoalto
contenidocontenido dede lípidos,lípidos,
•• sustentabilidadsustentabilidad dede loslos cultivoscultivos dede microalgas,microalgas,
•• producciónproducción constanteconstante enen elel tiempotiempo yy elel•• producciónproducción constanteconstante enen elel tiempotiempo yy elel
desarrollodesarrollo dede lala tecnologíatecnología necesarianecesaria parapara
desarrollardesarrollar cultivoscultivos microalgalesmicroalgales concon
rendimientorendimiento eficienteeficiente dede biomasabiomasa porpor superficiesuperficie
yy unidadunidad dede tiempotiempo..

17. ESCALAMIENTO DE CULTIVOESCALAMIENTO DE CULTIVO
OBTENCIÓN
CEPARIO
I CULTIVO
PRIMARIO
II CULTIVO
SEMITERMEDIO
PRIMARIO
III CULTIVO INTERMEDIO
100 -150 mL 500 – 1500 mL
18 – 50 litros
III CULTIVO MASIVO
> 500 litros

18. ExistenExisten diversasdiversas cepascepas yy especiesespecies dede microalgas,microalgas,
sinsin embargoembargo encontrarencontrar lala cepacepa óptimaóptima enen relaciónrelación
aa rendimientorendimiento enen biomasabiomasa yy porcentajeporcentaje dede lípidoslípidos
requiererequiere ciertocierto periodoperiodo dede estudioestudio..
NoNo todastodas laslas cepascepas dede microalgasmicroalgas sese adaptanadaptan aa
crecercrecer enen sistemassistemas dede cultivocultivo masivosmasivos artificialesartificiales..
LosLos parámetrosparámetros fisicoquímicosfisicoquímicos óptimosóptimos aa volumenvolumen
dede bioensayobioensayo nono sonson necesariamentenecesariamente escalablesescalables..dede bioensayobioensayo nono sonson necesariamentenecesariamente escalablesescalables..

19. LaLa cantidadcantidad dede lípidoslípidos enen laslas microalgasmicroalgas eses
multifactorialmultifactorial yy dependedepende dede lala especieespecie dede
microalga,microalga, dede lala etapaetapa dede crecimientocrecimiento deldel cultivo,cultivo,
dede parámetrosparámetros fisicoquímicosfisicoquímicos deldel cultivocultivo (como(como
luz,luz, temperatura,temperatura, pH)pH) yy dede loslos nutrientesnutrientes queque sese
administranadministran alal cultivocultivo..
LaLa cantidadcantidad dede lípidoslípidos enen laslas microalgasmicroalgas nono esesLaLa cantidadcantidad dede lípidoslípidos enen laslas microalgasmicroalgas nono eses
constanteconstante durantedurante elel periodoperiodo dede crecimientocrecimiento..

20. SeSe necesitanecesita lala integraciónintegración dede procesosprocesos comocomo::
•• CapturaCaptura dede COCO22
•• TratamientoTratamiento dede aguasaguas
•• UsoUso dede diversosdiversos compuestoscompuestos acumuladosacumulados enen laslas células,células,
ademásademás dede loslos lípidoslípidos..
AumentarAumentar lala eficienciaeficiencia enen metodologíametodología parapara cosechacosecha dede lala
biomasabiomasa microalgalmicroalgal yy lala posteriorposterior extracciónextracción dede loslos productosproductos..
DesarrollarDesarrollar lala tecnologíatecnología parapara lala producciónproducción dede monocultivosmonocultivos aa
grangran escalaescala dede microalgasmicroalgas específicasespecíficas queque acumulenacumulen altosaltos
nivelesniveles deldel productoproducto deseadodeseado..

21. Gran capacidad de generación de biomasaGran capacidad de generación de biomasa
dt
dC
C
b
b
1
=µ
Velocidad específica de crecimientoVelocidad específica de crecimientoVelocidad específica de crecimientoVelocidad específica de crecimiento
ProductividadProductividadProductividadProductividad
Biomasa
∆t
∆Cmicroalgas
∆
dt
dC
CP b
b == ·µ
tiempo
∆Cotras

22. Sistemas de cultivosSistemas de cultivos
1. fotobioreactores in-door (25 litros)

23. Sistema de cultivo fotobioreactor tubularSistema de cultivo fotobioreactor tubular
cilindro vertical con sistema aircilindro vertical con sistema air--lift en inlift en in--door.door.
Diseño de los sistemas fotobioreactores cilíndricos tubulares y verticales (A) con sistema
air-lift ascendente para la inyección del aire. Adaptado de Silva y Riquelme (2008)

24. 2. Sistemas de cultivos en bolsas (400 litros)2. Sistemas de cultivos en bolsas (400 litros)

25. 3. Sistema de cultivo Horizontal con recirculación3. Sistema de cultivo Horizontal con recirculación
(1000 litros)(1000 litros)

26. Sistemas de bolsas (1000 litros)Sistemas de bolsas (1000 litros)

27. Sistemas de cultivo masivo tipo raceSistemas de cultivo masivo tipo race--wayway
outout--door ubicados en la Universidad dedoor ubicados en la Universidad de
Antofagasta.Antofagasta.

28. Algunos resultados de nuestraAlgunos resultados de nuestra
investigacióninvestigacióninvestigacióninvestigación

29. INVESTIGACION BASICA EN LABORATORIOINVESTIGACION BASICA EN LABORATORIO
DE ECOLOGIA MICROBIANA (UA)DE ECOLOGIA MICROBIANA (UA)
SELECCIÓN DE CEPASSELECCIÓN DE CEPAS
PARAMETROS DE INDUCCIÓN DEPARAMETROS DE INDUCCIÓN DE
SINTESIS LIPÍDICA POR STRESSSINTESIS LIPÍDICA POR STRESS
PARAMETROS FISICOQUÍMICOS DEPARAMETROS FISICOQUÍMICOS DEPARAMETROS FISICOQUÍMICOS DEPARAMETROS FISICOQUÍMICOS DE
CULTIVOCULTIVO
INGENIERÍA METÁBOLICA ENINGENIERÍA METÁBOLICA EN
MICROALGAS: BIOSINTESIS DEMICROALGAS: BIOSINTESIS DE
BIODIESELBIODIESEL
BÚSQUEDA DE PROBIÓTICOSBÚSQUEDA DE PROBIÓTICOS

30. Optimización condiciones de cultivoOptimización condiciones de cultivo

31. Nutrientes y/oNutrientes y/o
FertilizantesFertilizantes
1 Litro1 Litro 25 litros25 litros 300 litros300 litros 600 litros600 litros
Nitrato de sodioNitrato de sodio
(16.5% N)(16.5% N)
0.21240.2124
gr.gr.
5.31 gr.5.31 gr. 63.74 gr.63.74 gr. 127.44 gr.127.44 gr.
Salitre (15% N)Salitre (15% N) 0.233 gr.0.233 gr. 5.825 gr.5.825 gr. 69.9 gr.69.9 gr. 139.8 gr.139.8 gr.
Fosfato MonosodicoFosfato Monosodico 0.02560.0256 0.64 gr.0.64 gr. 7.7 gr.7.7 gr. 15.36 gr.15.36 gr.
Optimización condiciones de cultivoOptimización condiciones de cultivo
Fosfato MonosodicoFosfato Monosodico 0.02560.0256
gr.gr.
0.64 gr.0.64 gr. 7.7 gr.7.7 gr. 15.36 gr.15.36 gr.
Bicarbonato deBicarbonato de
SodioSodio
0.252 gr.0.252 gr. 6.3 gr.6.3 gr. 75.6 gr.75.6 gr. 00
Cloruro de calcioCloruro de calcio 0.035 gr.0.035 gr. 0.875 gr.0.875 gr. 10.5 gr.10.5 gr. 21 gr.21 gr.
Sulfato de MagnesioSulfato de Magnesio 0.035 gr.0.035 gr. 0.875 gr.0.875 gr. 10.5 gr.10.5 gr. 21 gr.21 gr.
Fertilizantes agrícolas usados en cultivos masivos de B. braunii.

32. Rendimiento en biomasa de los diferentesRendimiento en biomasa de los diferentes
sistemas de cultivo.sistemas de cultivo.
TipoTipo dede
sistemasistema
NºNº cel/mlcel/ml xx101066 BiomasaBiomasa
obtenidaobtenida (gr)(gr)
LitrosLitros dede
cultivocultivo
RendimientoRendimiento
gr/litrogr/litro
SistemaSistema
tubulartubular verticalvertical
22..8282 540540 3030 22..55
tubulartubular verticalvertical
SistemaSistema mallamalla
concon bolsasbolsas
44..7575 630630 350350 33..22
SistemaSistema
tubulartubular
horizontalhorizontal
11..6565 13191319 900900 11..8787
SistemaSistema dede
racerace--wayway
11..00 1000010000 50005000 00..99

33. Tasa de duplicación en los diferentes sistemasTasa de duplicación en los diferentes sistemas
de cultivo masivode cultivo masivo
Sistema deSistema de
cultivocultivo
FWFW
InIn--doordoor
75:2575:25
SW:FWSW:FW
InIn--doordoor
SWSW
InIn--doordoor
SWSW
OutOut--doordoor
75:2575:25
SW:FWSW:FW
OutOut--doordoor
FWFW
OutOut--doordoor
TubularTubular
horizontal 1horizontal 1
-- -- -- 0.00940.0094 -- 0.18350.1835
TubularTubular -- .. -- 0.00620.0062 .. 0.19390.1939TubularTubular
HorizontalHorizontal
22
-- .. -- 0.00620.0062 .. 0.19390.1939
MallasMallas--
Bolsas 1Bolsas 1
0.17210.1721 .. 0.12340.1234 .. 0.34320.3432 --
MallasMallas--
Bolsas 2Bolsas 2
0.16040.1604 .. -- -- 0.29480.2948 --
TubularTubular
Vertical 1Vertical 1
0.21640.2164 0.20970.2097 0.21580.2158 0.18600.1860 -- --
TubularTubular
Vertical 2Vertical 2
0.23020.2302 0.21090.2109 0.21090.2109 0.17220.1722 -- --

34. Sistema Productivo: Estrategia aumentoSistema Productivo: Estrategia aumento
lípidoslípidos
Deprivación de nutrientes y salinidad.Deprivación de nutrientes y salinidad.

35. Deprivación de nutrientes y salinidad.Deprivación de nutrientes y salinidad.
Control sin P-N
sin N 50% SWsin N 50% SW
sin P 100% SW

36. Estrés por deprivación de nitrógeno en cultivo masivo deEstrés por deprivación de nitrógeno en cultivo masivo de
microalgamicroalga Botryococcus brauniiBotryococcus braunii en fotobiorreactores (24 litros).en fotobiorreactores (24 litros).

37. Búsqueda de bacterias promotoras de crecimientoBúsqueda de bacterias promotoras de crecimiento

38. 8
9
7
6
10
Resultados: Investigación Básica
Porcentaje de lípidos producido por microalga en relación al
peso-seco
0
5
10
15
20
25
30
35
100% DW 75% DW 50% DW 25% DW 100% SW
Tratamiento
Lipidostotales(%)
10 6 7 9 8
*

39. Cultivo de B. braunii en sistemasCultivo de B. braunii en sistemas
de bolsas 400 L.de bolsas 400 L.
20
25
30
%LípidosTotales
40
50
60
%AGenLípidos
%LT
%AG
0
5
10
15
1 7 10 13 16 20 22 26 28
Tiempo (días)
%LípidosTotales
0
10
20
30
%AGenLípidos

40. 15
20
25
30
%ÁcidosGrasos
C16
16:4n1
18:1n9
0
5
10
1 7 10 16 20 22 26 28
Tiempo (días)
%ÁcidosGrasos
18:2n6
18:3n3

41. Fotobioreactor (1)Fotobioreactor (1)

42. ResultadosResultados
Zona lineal hasta Abs=0.8
y = 0,2436x
R2
= 0,9927
0,0
0,1
0,1
0,2
0,2
0,3
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Pseco,g/L
Zona lineal hasta Turbidez=200 FTU
y = 0,0023x
R2 = 0,9811
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0 50 100 150 200 250
Pseco,g/L
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Absorbancia
0 50 100 150 200 250
Turbidez, FTU
y = 0,2752x
R2
= 0,9274
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0
Absorbancia
Pseco,g/L
y = 116,93x
R2
= 0,8698
0
50
100
150
200
250
0 0,5 1 1,5 2
Pseco, g/L
Concentraciónx10^6,cel/mL

43. Estandarización de métodosEstandarización de métodos
10
12
14
Cel/mLx10^6
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0
Cel/mLx10^6
0
2
4
6
8
0 50 100 150
Turbidez
Cel/mLx10^6
Absorbancia
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Pseco, g/L
Cel/mLx10^6

44. Análisis de muestrasAnálisis de muestras
20
25
30
35
40
45
50
Concentración,%ps
Cenizas, %
Lípidos, %
AG, %
Proteínas, %
Carotenoides total, %
Clorofila total, %
0,15
0,20
0,25
0,30
Concentración,%ps
Violaxantina, %
Vaucheriaxantina, %
Zeaxantina, %
B-caroteno, %
No identificado, %
0
5
10
15
20
0 5 10 15 20 25 30
Tiempo,días
Concentración,%ps
0,00
0,05
0,10
0 5 10 15 20 25 30
Tiempo,días
Concentración,%ps

45. Nuevos desafios…Nuevos desafios…

46. Desert Bioenergy S. A.Desert Bioenergy S. A.
DesertDesert BioenergyBioenergy SS..AA..,, tienetiene comocomo misiónmisión originaroriginar
innovacióninnovación tecnológicatecnológica enen lala elaboraciónelaboración dede
biodieselbiodiesel yy otrosotros bioproductosbioproductos dede interésinterés
económico,económico, recorriendorecorriendo lala cadenacadena productivaproductiva queque
sese iniciainicia concon elel desarrollodesarrollo dede técnicastécnicas parapara elel
cultivocultivo masivomasivo dede microalgasmicroalgas dede altoalto potencialpotencial
productivoproductivo..productivoproductivo..
TIBIOTECH Vol.18, issue 12. (2000)

47. OBJETIVOS ESPECIFICOSOBJETIVOS ESPECIFICOS
GenerarGenerar lala tecnologíatecnología necesarianecesaria parapara lala
producciónproducción dede biomasabiomasa dede microalgasmicroalgas
seleccionadasseleccionadas..
GenerarGenerar tecnologíatecnología parapara lala obtenciónobtención dede aceiteaceite yy
lala elaboraciónelaboración dede biocombustiblesbiocombustibles yy otrosotroslala elaboraciónelaboración dede biocombustiblesbiocombustibles yy otrosotros
bioproductosbioproductos aa partirpartir dede laslas microalgasmicroalgas
seleccionadas,seleccionadas, enen escalaescala industrialindustrial..
GenerarGenerar patentespatentes yy empaquetamientosempaquetamientos
tecnológicostecnológicos desarrolladosdesarrollados enen elel ConsorcioConsorcio..
OriginarOriginar negociosnegocios concon basebase enen estosestos paquetespaquetes
tecnológicostecnológicos..

49. SPINOFF
EMPRESAS
CONSORCIODESERT
BIOENERGYS.A.
Biodiesel
Modelo de Negocio
- Nuevos negocios
SPINOFF
EMPRESAS
OTRAS
EMPRESAS
Licencias
Patentes
Paquetes
tecnológicos
UNIVERSIDADES
Otrosproductos
- Nuevos negocios
- Nuevas tecnologías

50. Laboratorio de Ecología MicrobianaLaboratorio de Ecología Microbiana

51. AgradecimientosAgradecimientos
Proyecto Fondef "Optimización y mejoramiento biotecnológico deProyecto Fondef "Optimización y mejoramiento biotecnológico de
las condiciones de cultivo de la microalga verdelas condiciones de cultivo de la microalga verde BotryococcusBotryococcus
BrauniiBraunii para la obtención de Biopara la obtención de Bio--Hidrocarburos“.Hidrocarburos“.
Universidad de Antofagasta.Universidad de Antofagasta.Universidad de Antofagasta.Universidad de Antofagasta.
Profesor Jose Calle. Universidad Agraria de Lima.Profesor Jose Calle. Universidad Agraria de Lima.