Viabilidad de producción de biocombustibles a partir de cultivos energéticos de microalgas

Resumen

La sustitución de los combustibles denominados fósiles o tradicionales por combustibles derivados de la biomasa o biocombustibles cobra una importancia vital en nuestros días por tratarse de combustibles alternativos, ser fuentes de energía renovable, instrumento de lucha contra el deterioro medioambiental y factor de desarrollo de la agricultura e industrias derivadas. En los últimos años parte de la investigación en este campo ha centrado su atención en organismos microscópicos, como son las microalgas. Sin embargo, su viabilidad está comprometida por la necesidad de desarrollo de tecnologías específicas para su procesado, desde su cultivo hasta su almacenamiento, y de la optimización de todas las etapas del proceso de obtención de biocombustibles para que los balances energéticos y económicos sean favorables. El Grupo de Investigación de Catálisis Heterogénea del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de La Laguna trabaja desde hace años en el campo de la catálisis heterogénea y homogénea. En la última década viene aplicando su experiencia en el desarrollo de materiales catalíticos heterogéneos, el uso de cultivos energéticos como la Jatropha curcas y las microalgas, o el aprovechamiento de residuos como el aceite residual de fritura, todos ellos para la obtención de biodiésel. También ha centrado su interés en el uso de residuos vegetales para la obtención de biogás y CO2, siendo este último materia prima para la obtención de bio-dimetil éter (bio-DME) o fuente de carbono en el cultivo de microalgas. Esta tesis doctoral correspondiente al Programa de Doctorado de Química e Ingeniería Química Industrial de la Universidad de La Laguna con carácter de investigación aplicada, se ubica en el marco de las energías renovables. Parte de este trabajo se ha realizado en colaboración con el Departamento de Biotecnología del Instituto Tecnológico de Canarias (ITC) que posee una planta piloto de producción de microalgas en sus instalaciones de Pozo Izquierdo (Gran Canaria). Esta investigación comienza con la selección de especies de microalgas más apropiadas para la producción de biocombustibles dentro del catálogo disponible en la colección del ITC que se cultivan a escala planta piloto. Una vez hecha la selección de especies, el estudio se centró en la caracterización de las microalgas desde el punto de vista energético. Para ello se optimizó el proceso de extracción de lípidos con disolventes orgánicos y se caracterizaron los distintos extractos obtenidos con el fin de determinar los perfiles de ácidos grasos de las especies seleccionadas y su capacidad para producir metil ésteres de ácidos grasos (FAME). El estudio continuó con la obtención de biodiésel a partir de las microalgas mediante la reacción catalítica de transesterificación de triglicéridos con un alcohol de cadena corta. Se analizaron dos procesos, el primero en dos etapas (extracción-reacción) y el segundo en una sola etapa o in situ, estudiando las distintas variables de reacción y caracterizando los productos obtenidos. Finalmente, se llevó a cabo la valorización de los residuos sólidos generados en los distintos procesos de aprovechamiento de microalgas estudiados. Para ello se caracterizaron los residuos sólidos de microalgas, se hizo su conversión biológica mediante el proceso de digestión anaerobia (con y sin inóculo) y se analizaron cualitativa y cuantitativamente los productos gaseosos obtenidos.