Este documento describe cómo las microalgas pueden utilizarse para producir biocombustible a partir del exceso de CO2 mediante la fotosíntesis en fotobiorreactores. Las microalgas son más eficientes que las plantas para fijar CO2 y pueden absorber 10-50 veces más CO2. El proceso implica cultivar las microalgas en fotobiorreactores, cosecharlas, extraer los aceites y convertirlos a biodiesel mediante trans-esterificación. Esto ofrece oportunidades para reemplazar combustibles fósiles y generar

1. La fijación de CO2
reforzada y la
producción
biocombustible vía
microalga
Andrés Felipe Ospina Osorio 310539
Andrés Felipe Salazar Muñoz 310550

2. • ¿Cómo a partir del exceso de CO2
obtener una fuente natural de
biocombustible utilizando recursos
naturales?

3. Análisis problémico
La preocupación actual por la alta emisión de
CO2, el agotamiento de combustibles fósiles y
la poca rentabilidad que ofrecen los
biocombustibles hechos a partir de caña de
azúcar y del maíz y el biodiesel a partir de
aceite de soya, canola, girasol, palma de
aceite hacen buscar otro tipo de alternativas
que produzcan mucho más producto y
absorban más CO2.

4. A partir de organismos fotosintéticos más
eficientes, que absorben más CO2 y liberan
más O2 que cualquier planta, además de que
crecen extremadamente rápido y llegan a
acumular grandes cantidades de diversos
productos se puede responder la pregunta…

5. lg a
ic roa
L aM

6. La Microalga
Las microalgas son protistas fotosintéticos. En
general son los más eficientes conversores
de energía solar debido a su
sencilla estructura celular. Además al estar
suspendidas en agua, tienen un mejor acceso
al CO2 y otros nutrientes. Se encuentran
ampliamente distribuidas en
la biósfera adaptadas a una gran cantidad de
condiciones.

8. Los mayores retos en el desarrollo de procesos para la
producción de biodiesel con microalgas consisten en:
• a) seleccionar las mejores cepas, en términos de máximo
contenido de lípidos y máxima productividad, mejor perfil de
lípidos y adaptabilidad al tipo de agua a utilizar y a las
condiciones ambientales;
• b) establecer estrategias de cultivo adecuadas que permitan
lograr la máxima productividad de lípidos y de biomasa;
• c) lograr el uso de aguas residuales, evitando
contaminaciones;
• d) seleccionar el tipo de reactor más adecuado o una
combinación de ellos, para máxima producción de biomasa al
mínimo costo;
• e) lograr abatir los costos de cosecha, y
• f) lograr una extracción de lípidos y su conversión a biodiesel,
mediante estrategias de mínimo costo.

9. La microalga como captadora de
CO2

10. Las fuentes más comunes de CO2 de la microalga
incluyen:
• CO2 atmosférico;
• CO2 de los gases producidos por la actividad
industrial;
• CO2 en la forma químicamente producido de
carbonatos solubles (ej. NaHCO3 y Na2CO3).

11. “Dicho de forma simple las microalgas son
increíbles fábricas biológicas capaces de
tomar los desechos de CO2 y convertirlos en
una fuente líquida de energía de alta densidad
(aceite natural)”.
-D.O.E. National Renewable Energy Laboratory.

12. • La capacidad de las microalgas para fijar el CO2
es de 10 a 50 veces mayor que la de las
plantas terrestres, por tal motivo, las
microalgas consumen la mayor cantidad de
CO2 en todo el planeta.
• Aproximadamente la mitad de la biomasa en
peso seco de las microalgas, es carbono
derivado del CO2.

13. • Por tal motivo han llamado mucho la atención
para la producción de biocombustibles ya que
pueden convertir el CO2 y nutrientes
suplementarios, en biomasa, por medio de la
fotosíntesis a proporciones mucho más altas
que la de los cultivos de biocombustible
convencional.

14. ¿Que medios permiten que se dé esta
transformación?

15. Esquema
central

16. Cosecha de las microalgas
• Las algas deben ser separadas y recolectadas.
• Técnicas para la separación de las algas del
agua: La efectividad de cada
– floculación, método depende
mucho de la forma y
– el micro-filtrado y tamaño de las algas.
– la centrifugación.
• La extracción de aceites a partir de la pasta
sobrenadante de algas.

17. Especies Contenido de aceite (% en
base a peso seco)
Chlorella sp. 28-32
Nitzschia sp. 45-47
Nannochloropsis sp. 31-68
Schizochytrium sp. 50-77
Cuadro 1. Porcentaje de contenido de aceites en algunos géneros
de Algas. Fuente: Christi (2007)

18. Factores que determinan el
crecimiento del cultivo
• Energía solar;
• Captación de carbono;
• Nutrientes requeridos;
• Efectos de temperatura;
• Efectos de pH;
• Compuestos tóxicos.

19. Sistema de piletas de conducción
cerradas. Fotobiorreactores
• Son dispositivos en material transparente para el
cultivo de microorganismos fotosintéticos acuáticos.
• Se componen de:
– un receptor solar (sistema tubular a dos niveles
optimizado) y,
– un sistema de impulsión (burbujeo de aire en un
desgasificador plano),
• Son operables tanto en continuo como en
discontinuo, permitiendo la inyección de dióxido de
carbono y el control del pH y de la concentración de
oxígeno disuelto (DO) en el cultivo.

21. • El diseño es muy similar al diseño de los
sistemas de producción fotobiológica de
hidrógeno. En este sistema, el cultivo de algas
es bombeado a través de un sistema
transparente rectangular o tubular con el
objetivo de que el cultivo capte la mayor
cantidad de luz, a fin de realizar lo más
eficientemente posible la fotosíntesis.

22. A diferencia de los sistemas abiertos, los
fotobioreactores permite el cultivo de una
única especie de microalga durante un tiempo
prolongado. Son idóneos para producir una
gran cantidad de biomasa algar.

23. Biodiesel
• Es un combustible que consiste en un éster
monoalquílico, el cual puede ser obtenido de
aceites orgánicos, vegetales o animales a
través de un proceso denominado trans-
esterificación.
CH2OCOR + 3CH3OH → C3H8O3 + 3COOCH3R
(Triglicérido) (Metanol) (Glicerina) (Metil Ester-Biodiesel)

24. La razón principal por la cual los aceites
vegetales no se pueden utilizar directamente
en los motores diesel es por su alta viscosidad
la cual está relacionada a su estructura
química.

25. Producción del biodiesel a partir
fotobiorreactor

27. OPORTUNIDADES
• Crear una nueva industria de biocombustible
• Metas:
• Sustituir a largo plazo la dependencia de los
combustibles fósiles.
• Una iniciativa de energía renovable lista para
iniciar operaciones que generará empleos en
el campo de la “Energía Verde”.