Colombia: Diseñan fotobiorreactor que mejoraría el cultivo de microalgas

Optimizar y diseñar un fotobiarrector para el cultivo de microalgas gracias a nueva metodología que utiliza conceptos matemáticos y algunas herramientas de álgebra lineal, era el objetivo principal de César Augusto Gómez, estudiante del Doctorado en Ingeniería - Sistemas Energéticos de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Medellín.

Según el investigador, un fotobiorreactor es un dispositivo donde se controlan las variables que afectan el proceso de la fotosíntesis, es decir que, en ese dispositivo confluyen fenómenos de iluminación, transferencia de masa y calor, además de procesos biológicos. Existen tres tipos de fotobiorreactores tubulares, columnas de burbujeo, y pantallas planas, éste estudio se centró en el primero.

“Hay que tener presente que las microalgas crecen en lagunas, y allí es complicado controlar sus cambios de temperatura, nutrientes y pH, lo que sí es posible con el fotobiorreactor, mediante la manipulación de válvulas y flujos. El proceso permitiría también mejorar el concepto de biorrefinerías, que son la transformación de biomasa en productos”, explicó Gómez.

Añadió que la microalgas son organismos que utiliza la luz solar y el dióxido de carbono para crecer, y allí se puede producir diferentes productos como betacarotenos, ficosianinas y ficoeritrinas, sustancias con potencialidades como colorantes naturales para la industria de alimentos, lo que significa una ventaja y opción a los tintes producidos químicamente. Además, son fuentes de aceites que por medio de un proceso se podrían convertir en biodiésel.

Sin embargo, para construir los fotobiorreactores es necesario una gran cantidad de energía, lo que representa un alza en los costos de operación, y lo convierte en un dispositivo que no es viable económicamente. Precisamente en ese problema se centró la investigación y se logró diseñar un fotobiorreactor que permite un ahorro del 38% de energía.

“El proyecto consideró los fenómenos naturales de la fotosíntesis para realizar el diseño óptimo del fotobiorreactor tubular teniendo en cuenta una reducción significativa de energía, sin afectar una buena producción de microalgas. Para esto se utilizaron herramientas de dinámica de fluidos computacional, los cuales caracterizaran la agitación dentro del reactor para establecer condiciones apropiadas para la fotosíntesis y la energía consumida por la agitación en el reactor tubular”, detalló Gómez.

La propuesta impactaría las empresas que generen grandes cantidades de gases de efecto invernadero (CO2), actualmente algunas industrias tienen calderas; entonces las microalgas pueden tomar ese CO2 y convertirlo en oxigeno mitigando el grado de contaminación ambiental.

El proyecto actualmente está buscando financiación para iniciar el proceso de la elaboración de los prototipos de fotobiorreactores que permita utilizar la metodología propuesta en la que se puede derivar una patente.