50020080714. Conferencia MonogrA?fica Internacional

La conferencia contA? con la asistencia de en torno a 150 participantes pertenecientes a los principales implicados en el sector de la bioenergia como es el caso de las compaA�A�as productoras de biocarburantes, empresas energA�ticas, petroleras e investigadores de organismos pA?blicos. La jornada consistiA? en cinco ponencias impartidas por investigadores y responsables de empresas industriales que trabajan en la implementaciA?n de las microalgas como fuente de aceite para la elaboraciA?n de biodiesel. A continuaciA?n se resumen las ponencias impartidas a lo largo de la conferencia:

Ponencia 1: FotoproducciA?n de Biocombustibles por microalgas

Esta ponencia fue impartida por el Dr. Miguel GarcA�a Guerrero, CatedrA?tico de BioquA�mica y BiologA�a Molecular de la Universidad de Sevilla y director del Centro de Investigaciones CientA�ficas a�?Isla de la Cartujaa�? perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones CientA�ficas (CSIC) y la Universidad de Sevilla.

Las microalgas son organismos fotosintA�ticos que contienen clorofila a y que presentan multitud de formas, tamaA�os y colores. Se estima que existen entre 30.000 y 100.000 especies diferentes de microalgas que se caracterizan por realizar fotosA�ntesis oxigA�nica (en la que se libera O2) y que son responsables al menos del 50% de la producciA?n primaria del planeta.

El cultivo de microalgas necesita de unos factores y condiciones bA?sicos para su cultivo. En primer lugar, es necesario aportar luz, agua, nutrientes como el carbono, nitrA?geno, azufre y fA?sforo, y micronutrientes como metales y vitaminas. Asimismo, los parA?metros fA�sico-quA�micos como la fuerza iA?nica, la osmoticidad, el pH, la temperatura y la turbulencia del medio son crA�ticos. El pH es de especial importancia ya que los aportes de nutrientes tienden a modificarlo.

En los cultivos de microalgas a la intemperie, el medio tA�pico suele ser rico en nutrientes, a excepciA?n del CO2 que tiene que ser aA�adido, y suele haber limitaciones de temperatura y luz. La luz debe ser optimizada mediante la combinaciA?n de una adecuada densidad de poblaciA?n, una profundidad correcta y un nivel de turbulencia adecuado.

La especie concreta de microalgas a cultivar debe ser seleccionada de acuerdo a determinados factores. El primero de los factores es la tasa de crecimiento y la productividad, el objetivo es conseguir microalgas que crezcan rA?pido a altas densidades. En segundo lugar, la tolerancia de las microalgas a extremos de temperatura y radiaciA?n es un factor importante teniendo en cuenta las condiciones que van a tener que soportar las algas. En tercer lugar, si las algas tienen alguna ventaja selectiva a condiciones extremas fA?cilmente obtenibles, el establecimiento de los cultivos y su mantenimiento se simplifica. Otro factor a tener en cuenta consiste en que las microalgas seleccionadas deben tener un contenido elevado de aquellas sustancias que se quieran producir, en nuestro caso, aceites. Por A?ltimo, la facilidad de recolecciA?n de las microalgas es de gran importancia ya que determina en gran parte, el coste del proceso.

Los sistemas de cultivo a la intemperie para el cultivo de microalgas pueden ser sistemas abiertos de carA?cter extensivo o intensivo. TambiA�n existen sistemas cerrados como biorreactores cilA�ndricos y tubulares en los que se crecen las microalgas bajo condiciones y nutrientes controlados.

En resumen, en la ponencia se plantearon los diferentes aspectos a considerar a la hora de implementar las microalgas como cultivos productores de aceite para biodiesel, incidiendo en la importancia de plantear objetivos razonables. En este sentido, es importante conocer que existe un lA�mite fA�sico del 5% en cuanto a la eficiencia de conversiA?n de la fotosA�ntesis que no puede ser evitado. Es decir, existe un lA�mite de eficiencia del 5% para la fotosA�ntesis que hace que como mA?ximo sA?lo se convierta el 5% de la energA�a solar que se recibe.

Las algas como fuente de materia prima sostenible y econA?mica para la fabricaciA?n de biocarburantes.

La segunda ponencia, fue impartida por Doug Frater, Presidente de Global Green Solutions, una empresa estadounidense que se dedica al sector de las energA�as renovables.

Uno de los proyectos principales de Global Green Solutions tiene como objetivo producir materia prima para la elaboraciA?n de biodiesel a la vez que se aprovechen los productos secundarios para uso energA�tico o agrario. En la actualidad, el mercado de biocombustibles estA? en constante crecimiento lo que requiere materias primas para satisfacer la demanda. Las materias primas actuales, principalmente aceites de origen vegetal, pertenecen a especies de uso alimentario lo que genera distorsiones en el mercado. AdemA?s, las proyecciones de demanda de biocombustibles y las normativas aprobadas en EEUU y la UE, prevA�n un crecimiento de la producciA?n de biodiesel espectacular.

Las algas presentan un rendimiento en aceites vegetales por superficie de cultivo muchA�simo mayor que los cultivos oleaginosos empleados hasta la fecha. De hecho, la especie oleaginosa cultivada de mayor rendimiento es la palma con cerca de 6.000 litros de aceite por hectA?rea y aA�o. Se estima que las microalgas podrA�an llegar a proporcionar rendimientos de en torno a 130.000 litros de aceite por hectA?rea y aA�o, es decir, un rendimiento de mA?s de dos A?rdenes de magnitud mayor. Esto se debe a que las microalgas tienen una tasa de crecimiento muy elevada, dividiA�ndose entre dos y seis veces cada 24 horas, y a que pueden llegar a acumular un porcentaje elevado de su peso seco en aceite (entre 30 y 70%). El reto actual consiste en conseguir un cultivo viable desde el punto de vista econA?mico con la menor inversiA?n y costes operativos posible.

En los Estados Unidos, existe una amplia experiencia en el manejo de Bioalgas gracias a un Programa a�?US Aquatic Spieces Programa�? que fue financiado por el gobierno federal entre el aA�o 1978 y 1996 con 25 millones de $. Dicho programa demostrA? que el aceite de microalgas es adecuado para producir biodiesel y mostrA? alguna de las limitaciones de los sistemas de cultivo, puso de relieve determinados problemas econA?micos, identificA? problemas de escalado y se realizaron estudios complejos sobre algas.

A nivel econA?mico, el objetivo consiste en conseguir aceite de algas a un coste entre 0,25 y 0,50 $ por litro. Para ello, resulta necesario optimizar toda una serie de parA?metros tecnolA?gicos como automatizar y monitorizar el proceso, diseA�ar un proceso de cultivo y extracciA?n en continuo, conseguir una transferencia de energA�a solar mA?xima, minimizar los consumos de energA�a, seleccionar y mejorar las cepas de microalgas, aprovechar al mA?ximo el producto obtenido y diseA�ar una refinerA�a de algas integrada.

A la hora de mejorar el balance de ingresos, el ponente es partidario de optimizar el valor de los diferentes productos que se pueden obtener. El producto primario es el aceite de algas que se pretende producir a un coste inicial de 0,50$ por litro. El producto secundario, la pasta de prensa puede ser empleado como biomasa de alto contenido en proteA�nas tanto como fertilizante como para alimentaciA?n animal, asimismo, es posible gasificar esta materia para la producciA?n de bioetanol. Por otro lado, al acoplar la producciA?n de microalgas a una fuente de emisiA?n de CO2, se pueden obtener crA�ditos de emisiA?n de C02, cuyo valor ronda entre 25-50 $ por tonelada.

Global Green Solutions ha diseA�ado biorreactores verticales de alta densidad que permiten crecer microalgas a altas densidades con un mayor rendimiento por superficie de cultivo. El sistema funciona como un proceso continuo de crecimiento, cosechado y extracciA?n y permite controlar las condiciones de cultivo, reducir la contaminaciA?n y la evaporaciA?n y reciclar el agua.

El proceso de cosechado de las algas es de gran importancia debido al coste que puede suponer. La compaA�A�a estA? desarrollando tecnologA�as de floculaciA?n rA?pida basados en microburbujas de CO2 que permiten recuperar el agua, tienen un coste reducido y una velocidad de procesado elevada. Asimismo, el proceso de extracciA?n de lA�pidos a partir de las algas estA? siendo mejorado y se estA?n ensayando tecnologA�as basadas en microondas, ultrasonidos y fluidos supercrA�ticos con el objetivo de desarrollar mA�todos aplicables en continuo y aplicables a escala comercial.

Global Green Solutions espera comenzar a operar tres plantas en Portugal, SudA?frica y EEUU a principios de 2009 y otras dos en otras localizaciones para la producciA?n de biodiesel de microalgas a escala comercial.

La biomasa procedente de microalgas como materia prima sostenible para la producciA?n de biodiesel

La tercera ponencia fue impartida por la Dra. Claudia Maria Luz Lapa Teixeira del Departamento de EnergA�a del Instituto Nacional de TecnologA�a de Brasil. Brasil, es uno de los paA�ses lA�deres a nivel mundial en el sector de los biocarburantes gracias al impulso del Gobierno Federal a su producciA?n y uso, y a las excelentes condiciones climA?ticas e hA�dricas para su fabricaciA?n.

En la actualidad, el biodiesel se estA? produciendo a partir de cultivos oleaginosos en Brasil, siendo el mA?s importante la soja debido a su elevado volumen de producciA?n. Sin embargo, debido a su uso en la industria alimentaria y el incremento en la demanda, el precio del aceite de soja se encuentra en ascenso, lo que lo convierte en una materia prima prohibitiva para la producciA?n de biodiesel. Por tanto, persiste el reto de producir grandes volA?menes de biodiesel bajo criterios de viabilidad tA�cnica y econA?mica y de sostenibilidad ambiental. Las microalgas cumplen los requisitos necesarios para convertirse en alternativa gracias a su elevada productividad de biomasa y aceite, a la facilidad de manipular el contenido en aceites, los bajos requisitos en cuanto a calidad de suelos y agua, el uso de CO2 residual y la posibilidad de cultivo continuo.

La composiciA?n lipA�dica de las microalgas se puede modificar en funciA?n del medio y las condiciones de cultivo. Ello permite modular la composiciA?n del aceite de modo que se obtenga biodiesel con las especificaciones requeridas en la legislaciA?n. Sin embargo, persisten dificultades de tipo tA�cnico y econA?mico para el empleo de microalgas para la producciA?n de biodiesel. Desde el punto de vista tA�cnico, existe un riesgo elevado de contaminar los cultivos con otros organismos y se requiere de personal altamente cualificado para la operaciA?n de las instalaciones.

Por otro lado, los costes de producciA?n son elevados debido al coste de la mano de obra y el CO2 necesario para el cultivo. Para reducir dichos costes, la ponente propuso reducir el coste de las materias primas bien mediante el empleo de CO2 residual de la producciA?n de etanol y de plantas de producciA?n de energA�a, o bien incrementando la productividad de biomasa y aceite. En Brasil, se ha ensayado un nuevo sistema de agitaciA?n para el cultivo de microalgas en balsas denominado BBA (Sistema de bombeo por burbujeo de aire) que permite incrementar la productividad de biomasa gracias a una mejor distribuciA?n de luz y gases en el medio. De hecho, este mA�todo les permite prA?cticamente triplicar la productividad.

Bases para la selecciA?n de microalgas fitoplanctA?nicas explotables como productoras de recursos energA�ticos

La ponencia corriA? a cargo del Dr. Cristian Gomis, Profesor de la Universidad de Alicante y Director CientA�fico de la empresa Biofuel Systems.

El investigador realizA? una revisiA?n general sobre el modelo econA?mico actual basado en el petrA?leo y los problemas derivados. La combustiA?n de fuentes energA�ticas fA?siles ha liberado y sigue liberando grandes cantidades de CO2 al planeta que han superado la capacidad del planeta de absorber dichos gases. Como consecuencia, se ha producido una acumulaciA?n de CO2 en la atmA?sfera que es la responsable de gran parte del efecto invernadero y del cambio climA?tico.

En este contexto, existe la necesidad de obtener fuentes energA�ticas alternativas a los combustibles fA?siles. En el caso del combustible para el transporte los biocombustibles se estA?n erigiendo en alternativa al gasA?leo y la gasolina. En opiniA?n del ponente, los principios generales de eficiencia para seleccionar la fuente de materia prima para la elaboraciA?n de biocombustibles son cuatro. En primer lugar, el organismo debe ser autotrA?fico, preferentemente fotA?trofo, de modo que sea capaz de obtener energA�a a partir de la luz y emplee el CO2 como fuente de carbono.

En segundo lugar, el organismo debe ser unicelular, lo que deriva en un rendimiento mayor al emplearse toda la energA�a en generar biomasa y no en generar estructuras complejas como las de los organismos pluricelulares. En tercer lugar, el modelo reproductivo del organismo ha de ser mitA?tico-asexual ya que es el modelo mA?s eficiente y el que requiere menor inversiA?n de energA�a. Por A?ltimo el sistema productivo debe ser tridimensional.

Sobre estos principios Biofuel Sistems ha desarrollado un sistema de producciA?n de microalgas consistente en unos biorreactores cerrados que cultivan especies fitoplanctA?nicas que permite unos rendimientos de biomasa espectaculares. Concretamente, estA?n construyendo una primera planta de una hectA?rea de superficie A?til de cultivo, que producirA? 30.000 toneladas de microalgas por hectA?rea y aA�o.

OIL FOX, la primera marca de biodiesel argentina

La A?ltima de las ponencias fue impartida por Jorge Kaloustian, dueA�o de la compaA�A�a Argentina Oil Fox, dedicada a la producciA?n de biodiesel. En la exposiciA?n, el ponente repasA? su trayectoria propia en el mundo de los biocombustibles en los diez aA�os que lleva operando en Argentina.

En sus inicios comenzaron a producir biodiesel a partir de soja y otros cultivos oleaginosos pero les resultaba complicado firmar contratos de aprovisionamiento que les garantizasen aceite suficiente para satisfacer sus necesidades productivas. Posteriormente, probaron otros cultivos energA�ticos alternativos como el tartago y la jatrofa y ninguna satisfacA�a sus necesidades en cuanto a costes y volA?menes. Debido a ello, comenzaron a estudiar la posibilidad de implementar las microalgas como fuente de aceite para biocombustibles. Probaron varios mA�todos de cultivo como el cultivo a cielo abierto que daba lugar a una baja producciA?n, biorreactores que se disparaban en costes y al final, se decantaron por invernaderos que aumentan la producciA?n sin incrementar los costes.

Para asegurar el crecimiento de las algas, estudiaron y optimizaron seis factores independientes: la salinidad, la temperatura, pH, iluminaciA?n, agitaciA?n y absorciA?n de CO2. Los mejores resultados los obtuvieron en un medio altamente salino de 30 gramos por litro, a una temperatura de 18-22A? C, y con una agitaciA?n mediante perfiles en ala de 30 cm por segundo. El aporte de CO2 es un factor crA�tico que aseguraron localizando la planta al lado de una planta termoelA�ctrica.

Oil Fox ha diseA�ado unas instalaciones productivas en forma de invernaderos que funcionan como si fueran grandes biorreactores pero a un coste inferior. AdemA?s los invernaderos permiten controlar los parA?metros crA�ticos como la temperatura y el pH a la vez que se evita la acumulaciA?n de sustancias inhibitorias. A la hora de evaluar los costes, los factores crA�ticos son el coste de la energA�a consumida, el coste de generaciA?n de CO2, el coste de tratamiento del agua tras la cosecha y los costes de mantenimiento. Todos estos parA?metros han sido optimizados hasta un coste de 210$ por tonelada de aceite de microalgas.