AVANCES EN BIOPROSPECCIÓN DEMICROALGAS NATIVAS COLOMBIANASPARA BIOCOMBUSTIBLES CONEVALUACIÓN EN ESTANQUESABIERTOS

GUSTAVO ADOLFO VELÁSQUEZ LÓPEZ

Ponencia IV Congreso internacional de ciencia y tecnología de los biocombustibles CIBSCOL, diciembre 4 2010.velaluna@gmail.com, morrosquillo@gmail.comCel: (57) 317 400 88 60

LA INVESTIGACIÓN PARA EL DESARROLLO SOSTENIBLE

UNA HERRAMIENTA DE GESTIÓNSOCIAL Y AMBIENTAL

INVESTIGACIÓN PARA EL DESARROLLOSOSTENIBLE

Herramienta gestión I+D+I Desarrollo Acorde con el potencial productivo y comercial

regional.

Herramienta gestión social Inclusión de las comunidades locales en la autoformación y

autoconstrucción del desarrollo.

• Herramienta gestión ambiental • Desarrollo sostenible integrado a la protección y

mejoramiento medio-ambiental.

ENFOQUE DE CADENA DE COMERCIO JUSTO

Proveedores de insumos

Finca: sistemas de producción:

tecnologías limpias

Beneficio, Transformació

n Valor Agregado

Cadena de distribución directa

Consumidor final, Nuevos

Mercados

Sistema de gestión social inclusivo

MINISTERIO DE AGRICULTURA Y DESARROLLO RURAL

DIRECCIÓN DESARROLLO TECNOLÓGICO Y

PROTECCIÓN SANITARIA

PROYECTO BIOPROSPECCIÓN MICROALGAS NATIVAS COLOMBIANAS DIRIGIDAS A LA OBTENCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES.

Bioprospección de microalgas

Biocombustibles

Aceites

Biogas

Bioalcohol

Pirolisis.

Proteínas, Nucleótidos. Pigmentos,

antioxidantes, Sustancias

activas.Bioremediación,

Captura de CO2.

Zonas bioprospectadas•Guajira: Manaure, Cabo de la vela.

• Bolívar: Cartagena

•Córdoba: Bahía Cispata, Golfo de Morrosquillo

•Huila: Embalse de Betanía

•Valle del Cauca: Bahía de Buenaventura

•Antioquia: Rionegro

TÉCNICA DE MESOCOSMOS

PROCESO DE AISLAMIENTO INICIAL

AJUSTE DE LOS PROTOCOLOS DEPRODUCCIÓN CON BASE EN CH. GRACILIS

Chaetoceros gracilis - Cepa referencia

162.000

87.000

X=124.000

583.000

X=561.000

522.000

1.670.000

X=1.550.000

1.417.000

2.025.000

X=1.907.258

1.725.000

740.000

X=722000

625.000

máximo

mínimo

Biomasa pasta gs/m3

1024000

1824.000

X=1424.000

Conteos celulares por recipiente

AJUSTE DE PROTOCOLOS PARAESCALAMIENTO A 80 M3 CON LAS CEPAS

BIOPROSPECTADAS

PROCESOS DE ESCALAMIENTO

A PARTIR DE LA BIOPROSPECCIÓN HOY 46 ESPECIES DE MICROALGAS SON MANTENIDAS EN EL CEPARIO DEL INSTITUTO MORROSQUILLO

DESARROLLO TÉCNICAS DE COSECHA.

DESARROLLO TÉCNICAS DE COSECHA.

EVALUACIÓN DE COAGULANTES YFLOCULANTES INDUSTRIALES Y ORGÁNICOS

ESCALAMIENTO PROCESOS DE COSECHA PORVÍA DE PRECIPITACIÓN Y POR VÍA DEFLOTACIÓN DE LA BIOMASA DE MICROALGAS.

DESARROLLO DE DIFERENTES PRESENTACIONESDEL PRODUCTO PARA SU DESPACHO

EVALUACIÓN DE PROCESOS DIRIGIDOS AINCREMENTAR LA ACUMULACIÓN DE LÍPIDOSEN LOS CULTIVOS DE MICROALGAS

EVALUACIÓN DE PROCESOS DIRIGIDOSA INCREMENTAR LA BIOMASA EN LOS

CULTIVOS DE MICROALGAS

DESARROLLO Y EVALUACIÓN DEBIOREACTORES PARA PRODUCCIÓN CONTINUA

BIOREACTOR HORIZONTAL, TIPO AIRLIFT, FLUJO CONTINUO 6 mts/min

PROCESOS DIRIGIDOS AL ESCALAMIENTO DELAS MICROALGAS CON MAYOR POTENCIAL

ESCALADO A UNIDADES DE 80 M3

ANÁLISIS COMPOSICIONAL DE BIOMASA DEALGAS: PROTEÍNAS, CENIZAS, CARBOHIDRATOS YLÍPIDOS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Lípidos, %

Carbohidratos, %

Cenizas, %

Proteína, %

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

Nav

Am

pIs

oN

an Sce

Tet

Clo

Des

Gua

Cha

-cC

ha Gui

Mac

Aph

DesconocidoCarbohidratos, %Proteína, %Lípidos, %Cenizas, %

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

Figura 1. Análisis Bromatológico de las microalgas del estudio de Bioprospección cosechadas por floculación. Los valores corresponden al promedio de varias determinaciones y el floculante utilizado en la separación queda haciendo parte de la biomasa.

Figura 2. Análisis bromatológico de las microalgas aisladas en el estudio de Bioprospección, descontando la ceniza aportada por el floculante y que no hace parte de la biomasa de algas. Para todas se asumió un contenido de cenizas del 10%.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

Nav Amp Iso Nan Sce Tet Clo Des Gua Cha-c Cha Gui Mac Aph

Líp

idos

, %

Cepa microalga

Figura 3. Contenido promedio de lípidos de las microalgas aisladas en el estudio de Bioprospección financiado por el MADR, después de descontar el contenido de cenizas aportado por el floculante utilizado para la cosecha de las mismas. Las barras amarillas correspondes a la variación entre los valores máximos y mínimos hallados para cada especie de diferentes cosechas

VENTAJAS DE LAS MICROALGAS COMOFUENTES DE BIOMASAS PARA PRODUCCIÓNDE BIOCOMBUSTIBLES

Producen y acumulan lípidos, la transesterificación disminuye el contenido de plomo y azufre.

Rápida velocidad de reproducción y generación de biomasa. Fácil adaptabilidad y fácil manipulación. Alta productividad en términos de biomasa por unidad de área o

de volumen. Pueden emplear CO2 como fuente de carbono. Pueden ser cultivadas en tierras con baja vocación agrícola. Pueden ser cultivadas en agua de mar o en aguas residuales. Especies autótrofas, quimiotróficas , fototróficas, heterotróficas

y mixotróficas Los residuos pueden ser empleados para obtener proteínas,

pigmentos, antioxidantes y otras sustancias activas Los residuos también pueden ser dirigidos a procesos de

fermentación o pirolisis.

DESVENTAJAS DE LAS MICROALGAS COMOFUENTES DE BIOMASAS PARA PRODUCCIÓNDE BIOCOMBUSTIBLES Se requiere de energía para el cultivo. La alta adaptabilidad y el poder de colonización

dificulta el mantener cultivos puros en procesos de escalamiento.

Obligan a mantener condiciones de cultivo muy estables para lograr obtener una calidad homogénea del aceite o sustancia activa objetivo.

De acuerdo con el tipo de cultivo, los fertilizantes y la fuente de carbono usada el balance energético puede ser negativo, con una huella de carbono global alta.

La cosecha o desaguado es difícil e implica el uso de coagulantes y floculantes y sistemas de retención especializados para sólidos finos de bajo peso especifico.

RETOS

Reducir los Costos de producción (Tanques abiertos vs. Bioreactores)??.

Protocolos para los diferentes tipos de lípidos a obtener: Trans-esterificables No Trans-esterificables – fosfolípidos Triglicéridos muy saturados (solidificables) o altamente

insaturados (oxidables) Mejorar la relación energética del biodiesel producido. La huella de carbono – (Fertilizantes e insumos vs.

capacidad captura CO2). Estandarizar las unidades de medida de las biomasas y de

las productividades logradas, que puedan ser comparadas equitativamente con otros cultivos energéticos.

Desarrollar materiales que impidan las microalgas se adhieran al recipiente de cultivo.

Reutilización de las aguas.

PROCESOS INVESTIGACIÓN 1

Aislamiento y domesticación de las especies

Caracterización bioquímica y comprensión de los procesos metabólicos relacionados con el incremento de la biomasa y con la producción y la acumulación de los lípidos y de las otras sustancias de interés.

Selección genética. Ingeniería genética. Evaluación sistemas de cultivo

Sistemas abiertos fototróficos y quimiotróficos, Sistemas cerrados fototróficos y quimiotróficos Reactores de fermentación y Sistemas heterotróficos y mixotróficos

Avance

PROCESOS INVESTIGACIÓN 2 Evaluación de los materiales de los recipientes de

cultivo Evaluación de los medios de cultivo, de las

variables fisicoquímicas y de las dinámicas operativas acodes con el producto objetivo.

Evaluación de cubiertas, de la radiación lumínica solar, de la energía utilizada.

Evaluación de los sistemas de cosecha y procesamiento Separación de la biomasa – Desaguado y

eliminación residuos y partículas contaminantes. Deshidratación de la biomasa. Estabilización y pre-tratamiento de la biomasa Extracción de los metabólitos objetivo:

Por solventes, por métodos supercríticos, etc. Por métodos directos como el ordeño o la

transesterificación in situ, etc.

avance