Las microalgas, una herramienta innovadora para la bioeconomía
Una serie de seminarios científicos está concebida para informar a los estudiantes de posgrado y a los jóvenes científicos de las universidades - miembros de la Universidad de la Red BRICS - sobre los problemas científicos resueltos por las universidades asociadas y para atraerlos a participar en la movilidad académica internacional.
La ponente principal del taller fue Irina Adarchenko, estudiante de doctorado del Instituto de Ecología de la RUDN. Presentó el informe «Herramientas innovadoras para la bioeconomía: el caso de la producción de microalgas». «Innovative Tools for Bioeconomy: the case of microalgae production».
La Fabricación de los productos
Las microalgas son una fuente de valiosos biorrecursos: proteínas, lípidos, carbohidratos, vitaminas y otras sustancias útiles. Sin embargo, su producción es un proceso que consta de varias etapas.
Las microalgas se cultivan primero en condiciones controladas, ya sea en estanques abiertos, fotobiorreactores cerrados o fermentadores. A continuación, la biomasa así cultivada se recoge y se deshidrata. Para liberar el contenido celular, es necesario romper las paredes celulares. Para ello se utilizan métodos mecánicos, químicos y enzimáticos. A continuación tiene lugar la extracción, en la que se utilizan disolventes orgánicos, álcalis, ácidos y enzimas para extraer sustancias específicas. Los extractos obtenidos se separan y purifican para conseguir aislar los productos buscados.
Por ejemplo, las proteínas de gran pureza se extraen mediante extracción alcalina o hidrólisis enzimática, y los ácidos grasos omega-3 se extraen mediante extracción lipídica con disolventes orgánicos y su posterior separación. Las vitaminas y los pigmentos naturales se extraen con disolventes especiales. Los antioxidantes y otras sustancias específicas se extraen mediante disolventes y cromatografía.
Ramas de utilizaciòn
Las proteínas, los lípidos y los hidratos de carbono derivados de las microalgas pueden utilizarse en la industria alimentaria. Por ejemplo, como aditivos, ingredientes para alimentos funcionales y piensos acuícolas. Vitaminas, pigmentos, antioxidantes y otros compuestos bioactivos: en productos farmacéuticos, cosméticos y complementos alimenticios. En la industria energética, los lípidos se utilizan para la producción de biodiésel y los carbohidratos para el bioetanol. En la agricultura, la biomasa de microalgas se convierte en biofertilizante. Además, las microalgas se utilizan para el tratamiento de aguas residuales y en la producción de plásticos biodegradables.
Las microalgas se han utilizado en la bioeconomía por varias razones:
- Tienen una alta tasa de crecimiento, lo que permite producir grandes cantidades de biomasa en poco tiempo.
- No ocupan tierra cultivable, ya que se cultivan en medio de cultivo.
- Pueden absorber el CO2 de la atmósfera, reduciendo el efecto invernadero.
- Pueden utilizarse para la biorremediación, tratando aguas residuales y zonas contaminadas.
- La diversidad de especies de microalgas, cada una con una composición única, brinda la oportunidad de obtener una gran variedad de productos.
Las microalgas tienen un gran potencial para resolver problemas de seguridad alimentaria y medioambiental. Las microalgas se utilizan cada vez más para la biorremediación y la producción de biocombustibles. Un aspecto importante para desarrollar soluciones eficaces es la selección de microorganismos. Por lo tanto, la investigación sobre la identificación de nuevas cepas de microalgas que tengan propiedades únicas, como la mixotrofia, es particularmente relevante ahora.
Las microalgas aportan proteínas y micronutrientes a la población, resolviendo el problema mundial de la seguridad alimentaria. También desempeñan un papel importante en la seguridad energética. Proporcionan fuentes renovables de biocombustibles, reduciendo la dependencia de los combustibles fósiles. Las perspectivas de utilización de las microalgas están ligadas al desarrollo de nuevas tecnologías de cultivo, transformación y ampliación de la producción. En el futuro, cabe esperar la aparición de nuevos bioproductos a base de microalgas, así como la expansión de su uso en diversas industrias.
Tecnologías para el cultivo de microalgas
Existen varias tecnologías para el cultivo de microalgas:
- Los estanques abiertos son la opción más económica, aunque no proporcionan un control total de las condiciones de crecimiento.
- Los fotobiorreactores cerrados ofrecen condiciones más controladas, una alta productividad y pureza de la biomasa, pero su costo es significativamente mayor.
- Los sistemas híbridos combinan elementos de estanques abiertos y fotobiorreactores cerrados para optimizar el proceso de producción.
- Fermentadores, que se utilizan para cultivar algunas especies de microalgas en la oscuridad utilizando sustrato orgánico.
La introducción de estas tecnologías en la producción conlleva a numerosos problemas y retos. Por ejemplo, se requieren importantes inversiones en equipos e infraestructuras debido al elevado costo de producción. La baja productividad de algunas cepas y tecnologías de procesado exige una mayor optimización y ampliación. Los procesos de cultivo y transformación consumen mucha energía, por lo que hay que buscar métodos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente. El riesgo de eutrofización de las masas de agua al utilizar microalgas en biorremediación también es significativo y requiere un control estricto. Además, hay problemas para llevar los desarrollos de laboratorio a la producción industrial, así como dificultades logísticas y de almacenamiento de la biomasa y los productos resultantes.
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