“Proyecto TRES”“Proyecto TRES”

Microalgas como fuente energéticaMicroalgas como fuente energética

Jornada Técnica: Maximización de las Energías Jornada Técnica: Maximización de las Energías Renovables en Sistemas Eléctricos InsularesRenovables en Sistemas Eléctricos Insulares

22 de Octubre de 2010

Adelina de la Jara ValidoDepartamento de Biotecnología

División de Investigación y Desarrollo TecnológicoInstituto Tecnológico de Canarias

Microalgas como fuente energéticaMicroalgas como fuente energética

Las microalgas conforman un grupo vegetal muy heterogéneo. Uno de sus más antiguos representantes, el grupo de las cianobacterias, “inventó” una variante de la fotosíntesis que determinó la evolución de la biosfera terrestre.

Este proceso les permite fijar energía solar en sus esqueletos carbonados de una manera muy eficiente debido a su sencilla estructura celular.

Planta Contenido en aceite(% en peso)

Rendimiento(l aceite/ha/año)

Maíz 44 172Cáñamo 33 363

Soja 18 636Jatropha 28 741Camelina 42 915

Cánola 41 974Girasol 40 1.070Ricino 48 1.307Palma 36 5.366

Microalgas (contenido bajo) 30 58.700Microalgas (contenido medio) 50 97.800

Microalgas (contenido alto) 70 136.900

Microalgas como fuente energéticaMicroalgas como fuente energética

ELEVADO ÍNDICE DEBIODIVERSIDAD

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Esta elevada eficiencia energética les ha llevado a colonizar ambientes muy diversos con condiciones muy extremas de irradiación, temperatura y otros muchos factores tanto abióticos como bióticos.

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Esta elevada eficiencia energética les ha llevado a colonizar ambientes muy diversos con condiciones muy extremas de irradiación, temperatura y otros muchos factores tanto abióticos como bióticos.

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Esta elevada eficiencia energética les ha llevado a colonizar ambientes muy diversos con condiciones muy extremas de irradiación, temperatura y otros muchos factores tanto abióticos como bióticos.

Género Proteina Carbohidratos Lipidos

Chlorella 51-58 12-17 14-22Dunaliella 57 32 6Spirulina 60-71 13-16 6-7

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Esta elevada eficiencia energética les ha llevado a colonizar ambientes muy diversos con condiciones muy extremas de irradiación, temperatura y otros muchos factores tanto abióticos como bióticos.

IMPORTANCIA DEL SCREENING

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Esta elevada eficiencia energética les ha llevado a colonizar ambientes muy diversos con condiciones muy extremas de irradiación, temperatura y otros muchos factores tanto abióticos como bióticos.

No demandan terreno cultivable ni agua de elevada calidadBiofiltran CO2 Producen biomoléculas de alto valor añadido

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Otras ventajas del cultivo de microalgas a gran escala

Los biocombustibles en los que se ha invertido más esfuerzo son el etanol a partir de caña de azúcar y del maíz y el biodiesel a partir de aceite de soya, canola, girasol, palma de aceite.

La competencia con las necesidades alimenticias de la población mundial es evidente y el conflicto social legítimo.

Huella ecológica -+Área total requerida para producir el alimento y absorber los desechos de la producción.

La huella ecológica disminuye cuando mejora la eficiencia energética (energía generada/energía requerida) del ciclo de vida del bioenergético, combinado con su rendimiento por hectárea.

Microalgas como fuente energéticaMicroalgas como fuente energética

Microalgas como fuente energéticaMicroalgas como fuente energética

Selección de cepas y emplazamiento de la planta de cultivo

Producción

Cosechado(centrifugación, tamizado,

floculado…)

Procesado(secado, pasteurizado…)

Transformación de la biomasa(Alimentación, farmacia, cosmética, energía)

Agua CO2Luz Nutrientes

0,05% peso seco

10% peso seco

Permite medir las características de dispersión de luz y fluorescencia que poseen las células conforme se las hace pasar a través de un rayo de luz

Citometría de flujo

Microalgas como fuente energéticaMicroalgas como fuente energética

Selección de cepas Importancia del screening

Productividad potencial vs Eficiencia de extracción

Nannochloropsis

ChlorellaProductividad potencial

(densidad máxima exp-densidad inicial exp x FSC x SSC)/ días cultivo

Eficiencia de extracción

Número de extracciones eficientes que nos permite obtener la mayor cantidad de lípidos extraíbles

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ProducciónSistemas abiertos vs sistemas cerrados

Medios de cultivo CO2

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Cosechado y procesado

Coste energético para producir 1 kg de biodiesel (37,8 MJ)

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Coste energético Medio cultivo estándar Medio cultivo bajo en nitrógeno(MJ)

B. seca B. húmeda B. seca B. húmeda

Producción y cosechado 7,5 10,6 4,0 5,7Secado 90,5 41,0Extracción 8,6 30,8 3,9 14,1Transesterificación 0,9 0,9 0,9 0,9

Consumo 106,4 41,4 48,9 19,8

Fuente: Lardon et al (2009). Life-Cycle Assessment of Biodiesel Production from Microalgae. Environm. Sci. Technol

Microalgas como fuente energéticaMicroalgas como fuente energéticaExtracciónRutas de transformación Biomasa algal

SyngasMetanol

EtilenoÁcido acético

Formaldehido

Acetato de metilo

DME Electricidad

Hidrógeno

Etanol

Metano

Aceite de algas

Gasolina Wax Nafta Keroseno Diesel

Fermentación

Transesterificación

GasifiicaciónDigestión anaeróbica

Biofotólisis

MetanaciónSíntesis catalítica

Fisher Tropsch

Combustión/ gasificación/pirólisis

Fermentación

Digestión anaeróbica

IGCC/I/Fuel Cell

Los retos científicos y tecnológicos que se requieren vencer para lograr disminuir los costes de producción de biomasa algal y biodiesel están vinculados a:

a) Aumentar la productividad de biomasa microalgal con elevados contenidos de lípidos del perfil adecuado.

b) Lograr mayores rendimientos de biomasa microalgal en reactores que ofrezcan costos de inversión y de operación competitivos;

c) Diseñar nuevos procesos de cosecha de biomasa por medio de biofloculación.

d) Optimizar métodos de extracción de lípidos y de su transesterificación, que permitan mayores rendimientos a menor coste

e) Diseñar nuevos procesos para la generación de co-productos de alto valor agregado.

f) Disminuir costes producción empleando energías renovables en la producción y procesado de la biomasa.

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Muchas graciaspor su atención

Adelina de la Jara ValidoDepartamento de BiotecnologíaDivisión de Investigación y Desarrollo Tecnológico

: +34 928 727 544:adelajara@itccanarias.org

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: +34 928 727 544:adelajara@itccanarias.org

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