Autor: David Rodríguez Estupiñán

Tutores: Héctor Mendoza Guzmán

Eduardo Portillo Hahnafeld Adelina de la Jara Valido

Cultivos abiertos (raceways) Cultivos cerrados (fotobiorreactores)

Raceways FBR tubular

Volumen (m3) 103 5,0

Fracción de gas retenido 0,01 0,01

Coeficiente de transferencia de

masa (s-1

)

0,010 0,005

Coeficiente de dispersión (m2/s) 0,0001 0,040

Tiempo de mezcla (s) 104 105

Potencia (W/m3) 1 100

Pbvol (gl-1

día-1

) 0,1 1,0

Coste (€/m3) 500 10.000

Comparativa cultivos abiertos (raceways) – cultivos cerrados (fotobiorreactores)

Aspectos claves en el diseño de medios de cultivos de microalgas -Buena exposición a la luz -Correcta gestión en la inyección de CO2.

Subíndice (2): Contenido en aceite para especies con un 75 % de aceite.

Subíndice (1): Contenido en aceite para especies con un 25 % de aceite.

ESPECIES CONTENIDO DE ACEITE (% peso

biomasa seca)

Botryococcus braunii 25-75

Chorella sp. 28-32

Crypthecodinium cohni 20

Cylindrotheca sp. 16-37

Dunaliella primolecta 23

Isochrysis sp. 25-35

Monallanthus salina 20

Nannochloris sp. 20-35

Nannochloropsis sp. 31-68

Neochloris oleoabundans 35-64

Nitzschia sp 45-47

Phaeodactylum tricornutum 20-30

Schizochytrium sp 50-77

Tetraselmis suecica 15-23

*Estimaciones de cultivos en fotobiorreactores

Materia prima

Contenido en aceite

(% en peso seco)

L aceite/ha año

Área usada (m2

año/kg biodiesel)

Coste de producción

(€/l)

Índice de

acidez del

aceite

Rendimiento del aceite

Soja 18 636 18 0,40-0,60 0,2 90%

Colza 41 974 12 0,99 2,0 87%

Girasol 40 1.070 11 0,62 0,1 90%

Aceite Palma

36 5.366 2 0,68 6,1 95%

Microalgas 50 97.800 0,1 3,96-10,56 8,9 60%

¿Cómo optimizar el proceso y coste de producción de biodiesel?

Búsqueda de especies con alto contenido en aceite.

Empleo de sistemas de cultivo de alta eficacia y bajo coste. ¿fotobiorreactores?.

Optimización y gestión del CO2.

Sistema de cosechado (importante) – separación de agua de la biomasa algal.

Procesos de extracción de aceite.

Viabilidad a corto y medio plazo

Biorefinería: es una estructura que integra procesos de conversión de biomasa y equipamiento para producir combustibles, energía y productos químicos a partir de la biomasa.

Tipos de Fotobiorreactores

Fotobiorreactores tubulares horizontales y verticales

Fotobiorreactores verticales Placas planas

Fotobiorreactor nº 1

Fotobiorreactor tubular inclinado Capacidad 1.000 litros Diámetro tubos metacrilato 100 mm

Fotobiorreactor nº 2

Fotobiorreactor 80 litros – Propósito 3 FBR de 80 litros – Total 240 litros – Precio 200 €

Resultados

Relación 1/2,5 Días Densidad Variación

Luz 26-abr 0,101

27-abr 0,164 0,063

28-abr 0,248 0,084

29-abr 0,354 0,106

30-abr 0,442 0,088

FICHA FBR GARRAFAS20 l inóculo + 50 l agua salada

45 -150 W/m2

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

26-abr 27-abr 28-abr 29-abr 30-abr

Fotobiorreactor

Relación 1/2,5 Días Densidad Variación

Luz 30-abr 0,152

02-may 0,257 0,105

03-may 0,312 0,055

06-may 0,345 0,033

FICHA FBR GARRAFAS20 l inóculo + 50 l agua salada

45 -150 W/m2

0

0,1

0,2

0,3

0,4

30-abr 01-may 02-may 03-may 04-may 05-may 06-may

FBR 70 l

Primeros resultados buenos – progresivamente fueron apareciendo signos de contaminación debido a la pared celular sobre todo en las zonas de conexión entre garrafas – se desecha por dificultad en la limpieza – limitado a pocos usos.

Fotobiorreactor nº 3

Fotobiorreactor 60 litros – material pet – Posibilidad de reutilizar garrafas para cultivar microalgas -- Nº usos limitado – Precio 50 €

Resultados

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

05-ago 06-ago 07-ago 08-ago 09-ago

Ab

sorb

anci

a

Control FBR garrafas en exterior

FBR 1

FBR 2

FBR 3

FBR 4

Fotobiorreactor nº 4

Fotobiorreactor sumergido en laguna – objetivo aumentar la durabilidad de material de goma transparente -- Inconveniente: difícil limpieza

Fotobiorreactor nº 5

Fotobiorreactor 80 litros – material metacrilato – diámetro 300 mm – fácil limpieza

Resultados en cámara de cultivo

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0,55

0,6

0,65

0,7

0,75

24-jun 25-jun 26-jun 27-jun 28-jun

Ab

sorb

an

cia

Cámara de cultivo 24/06 a 28/06

1

2

3

4

0,15

0,25

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75

16-jul 17-jul 18-jul 19-jul

Ab

sorb

an

cia

Cámara de cultivo 16/07 a 19/07

1

2

3

4

Resultados en cámara de cultivo – gráfica izquierda flujo CO2 12 horas día y gráfica derecha flujo de CO2 24 horas día

Resultado en invernadero

0,09

0,14

0,19

0,24

0,29

0,34

0,39

0,44

0,49

0,54

20-ago 21-ago 22-ago 23-ago

Ab

sorb

anci

a

Control FBR en exterior

FBR 1

FBR 2

FBR 3

FBR 4

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

27-ago 28-ago 29-ago 30-ago

Ab

sorb

anci

a

Control de FBR en extrerior

FBR1

FBR 2

FBR 3

FBR 4

FBR 5

Análisis: mejor crecimiento en exterior (con luz solar) que en cámara de cultivo (agua autoclavada y luz artificial) por lo que se reducen los costes de producción.

¿Raceways o fotobiorreactores?

Conclusiones: Tasa de crecimiento en raceways y FBR similar ¿Por qué?: Régimen de temperaturas en Canarias, luz solar ¿?

Fotobiorreactores: ¿si o no?

Para la puesta en marcha de una planta con Isochrysis galbana.

Combinación entre ambos sistemas de cultivo.

Inóculo para raceways de 10.000 a 15.000 litros.

En las instalaciones del ITC se pretende la construcción de 9 FBR de 140 litros de 2 m de altura para poner en marcha 1.000 m2 de cultivos en raceways.

FIN

¡MUCHAS GRACIAS!