Cómo funciona la algacultura, ¡Explicado para tontos!

Cómo funciona la algacultura, ¡Explicado para tontos!

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como funciona el cultivo de algas

¿Cuándo una hierba no es una hierba? La respuesta es simple: cuando es una alga marina. Hoy en día, las algas son una promesa para el suministro de todo desde alimentos para animales hasta combustible para jets.

La algacultura es la cultivación comercial de las algas. Las algas son simplemente plantas verdes que crecen en el agua. Su color verde significa que producen su propio alimento usando fotosíntesis, como el pasto, los árboles y el maíz. Las algas se presentan en dos formas principales. Las macroalgas que son algas marinas; y las microalgas que son plantas diminutas con una sola célula que flotan en el agua, cada una visible solamente a través del microscopio.

La algacultura no es nueva. Las algas marinas fueron primero cultivadas en Japón al menos hace 1.500 años y la producción de algas aún es un gran negocio allí. En adición a proveerles alimento a los humanos, también han sido usadas como fertilizantes.

como funciona el cultivo de algasHoy en día, las algas están atrayendo nuevos intereses e investigaciones de inversión por el potencial que tienen de proveer energía y combatir amenazas medioambientales. Parte de la masa orgánica de las algas toma la forma de aceite, el cual puede ser convertido en combustible biodiesel.

Algunas variedades de algas ofrecen un aceite que puede ser refinado en gasolina e incluso en combustible para jets. La porción de carbohidratos de las plantas puede ser fermentada para la producción de etanol.

Las algas pueden convertir desechos de dióxido de carbono en productos usables. Pueden ayudar a limpiar el agua sucia, convirtiendo contaminantes en biomasa. También tienen usos adicionales en el campo farmacéutico y en el área cosmética.

La promesa de las algas

como funciona el cultivo de algas

¿Por qué las algas han generado emoción y atracción de inversión en años recientes? Como todas las plantas verdes, las algas contienen cloroplastos en sus células. Estas estructuras diminutas están cargadas con clorofila, una molécula que usa la energía de la luz para combinarla con carbón y agua en un azúcar simple. Las células luego transforman algunos de estos azucares en proteínas y lípidos o aceite.

Pero si las algas hacen lo mismo que el maíz, el trigo y los arboles de manzana, ¿Por qué molestarse en cultivarlos?

Productividad: las algas crecen súper rápido. Las plantas de suelo toman meses o años en alcanzar la madurez. Las algas pueden completar su ciclo completo de vida en un solo día. Algunas algas pueden duplicar su biomasa en solo una hora.

Eficiencia: cuando hablamos de convertir energía solar en biomasa, las algas son todo un negocio. Porque son soportadas por el agua y toman sus nutrientes directamente de esta, no necesitan raíces, células madre o flores.

Concentración: por su eficiencia, las algas pueden crecer en un espacio muy concentrado. Producen hasta 100 veces más aceite por acre que las plantas de suelo.

Versatilidad: se estima que existen más de 70.000 especies de algas, muchas de ellas aún no clasificadas. Los responsables pueden escoger unas acorde a las condiciones y a los objetivos, seleccionando variedades para un rango de temperatura específica o salinidad de agua, por ejemplo.

Sin competición: las algas no compiten por tierra o agua fresca. Pueden crecer en estanques, en desiertos, que no son adecuadas para las plantas de suelo. Algunas variedades prefieren agua contaminada o salada.

Atraídos por todas estas ventajas, los cultivadores de algas han estado trabajando diligentemente para elaborar maneras eficientes y económicas de crecer y cosechar las plantas. El factor de costo es actualmente el mayor desafío que se debe superar para hacer que las algas sean comercialmente viables.

Cultivación comercial de las algas

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Toda agricultura requiere tres cosas básicas: agua, luz y nutrientes.

El agua es lo más fácil. No necesita ser potable; diferentes tipos de algas crecen bien en agua fresca, agua salada y agua sucia. La luz del sol, ya que es gratis, se prefiere suave. Pero la luz del sol alcanza solamente 3 o 4 pulgadas dentro de la masa de las algas, así que los agricultores deben agitar las algas para exponerlas por completo a la luz.

El nutriente principal es el dióxido de carbono, el cual puede provenir del aire u otra fuente. El agricultor debe suplir otros nutrientes, como nitrógeno y oligoelementos, si no se encuentran en el agua.

Existen tres sistemas básicos para cultivar algas, cada una con sus ventajas y desventajas:

Estanque abierto: la manera más simple y barata de crecer algas es en estanques largos  poco profundos. El agua a menudo se divide en canales concéntricos o de pistas, con ruedas para mover la mezcla de algas en un círculo. Esto ayuda a traer las algas a la superficie, donde son expuestas a la luz, y mezcla los nutrientes y el dióxido de carbono en el líquido. Este método produce menos biomasa de algas que otros métodos. Pierde agua por evaporación, así que debe ser agregada. Y permite la contaminación por depredadores o por algas indeseables.

Estanque cerrado: este método es similar al estanque abierto, pero el agua es cubierta. Esto aumenta el costo, pero permite un mayor control del proceso. Reduce la evaporación y la contaminación y extiende la temporada de crecimiento. Se pueden crecer algas todo el año si el espacio es calentado.

Biofotoreactor: un sistema completamente cerrado, el biofotoreactor consiste de tubos de vidrio o acrílico donde las algas son expuestas a la luz. Unas bombas mueven el agua, los nutrientes y las algas a través de tubos y tanques de almacenamiento. Algunos tubos cosechan  automáticamente las algas cuando están listas. Este método permite el mayor control sobre los procesos y es la manera más eficiente de producir biomasa. Pero también es el más costoso.

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Todos estos sistemas están diseñados para crecer microalgas. Los productores  usualmente cultivan microalgas en el mar abierto. El agua ya contiene los nutrientes que las algas necesitan y provee de buenas condiciones para el proceso. El método tradicional era simplemente para cosechar algas marinas salvajes, y esto aún se realiza en aguas costeras alrededor del mundo.

La algacultura es relativamente nueva.  Científicos e ingenieros están activamente estudiando las mejores formas de crecer algas  eficientemente. La cosecha de plantas es otro tema de investigación intensa.

Controlando las variables

El productor tiene que controlar dos variables importantes. El nivel de pH del agua es importante – las algas prefieren un pH de 7 a 9 – ligeramente alcalina. La temperatura también es crítica. Las algas mayormente crecen entre 16 a 27 grados Celsius, y diferentes especies tienen diferentes preferencias.

Cosechando y procesando algas

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Cosechar microalgas significa remover las microscópicas plantas del agua en la cual crecen y concentrarlas en una pasta. El productor luego necesita remover la humedad, dejando una biomasa densa. El tamaño pequeño de las microalgas presenta un problema cuando se trata de cosechar.

Un método es la filtración. El productor puede sacar el agua que contienen las algas a través de una membrana celulosa cuyos poros son más pequeños que las células de las algas.

La floculación, otro método de cosecha, significa agrupar las algas. Agregando químicos o tipos de algas que se agrupan naturalmente puede causar que las microalgas formen grupos para que luego sean más fáciles de juntar.

Otra forma de cosechar algas es por flotación. Aquí, el productor usa aire comprimido para crear una espuma de burbujas y algas que traen a las diminutas plantas a la superficie donde pueden ser procesadas.

Una centrifuga es otro método de cosecha. Girando un contenedor lleno de agua y algas causa que las algas se junten al final.

como funciona el cultivo de algasCon el objetivo de realizar la cosecha de manera más eficiente, los productores algunas veces combinan estos métodos. Ellos pueden usar la floculación para formar grupos de algas, luego las separan por flotación o con una centrifuga. Tener una manera eficiente de cosechar microalgas es clave para disminuir el costo de cultivación.

Una vez cosechadas, las algas deben ser drenadas del agua y secadas. Una centrifuga puede sacar el agua, pero es relativamente costoso. Algunos sistemas combinan la cosecha y el procesamiento, expandiendo las algas en filtros que drenan el agua, y luego remueven más agua usando un medio capilar que saca el agua de la biomasa de las algas.

El próximo paso es descomponer las paredes de las células de las algas con el objetivo de extraer el aceite dentro. Se colocan las algas a través de pistón de presión. También se pueden usar químicos, pulsos electromagnéticos o ultrasonido para descomponer las células. Cuando se ha drenado el aceite, la biomasa restante es comprimida en una “torta” para ser usada como suplemento animal o como fertilizante.

Se han encontrado muchos usos para las algas, estando el más emocionante en el campo energético.

Los muchos usos de las algas

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La emoción por las algas es que es una fuente ideal de energía renovable y podría ser el gran combustible ecológico. Investigaciones por el gobierno de Estados Unidos y compañías como Boeing, Chevron y Honeywell están desarrollando maneras para hacer que la algacultura sea económicamente viable para una nueva generación de energía. Parte de la atracción es la serie de combustibles en las que se puede convertir.

  • Biodiesel
  • Combustibles refinados de transportación
  • Etanol
  • Metano

Las algas de hecho prosperan en agua contaminada, lo que significan que pueden ser usadas para tratamientos de agua de desecho. Las algas convierten los contaminantes de desperdicios municipales, industriales o agricultores en subproductos usables como alimento animal o biomasa para la conversión en energía. Las algas naturalmente acumulan metales pesados para la eliminación o reciclaje.

Por el dióxido de carbono, el gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático, es el alimento favorito de las algas, las plantas pueden ser usadas para captura de carbono. Ellas convierten el gas en compuestos de carbono orgánico más rápido que las plantas de suelo. El gas de desecho puede ser almacenado para la eliminación permanente de la atmósfera, o convertido en combustible para disminuir el uso de combustibles fósiles.

Las algas juegan un rol como alimento y suplemento humano. La gente come algas marinas en la ensalada y en el sushi. Las algas proveen de proteínas, ácidos grasos omega-3 y vitaminas.

Las algas también están siendo usadas como alimento para ganado y animales marinos como camarones y mariscos. La biomasa restante después de que se han procesado las algas puede algunas veces ser aplicado como fertilizante orgánico. Las algas también tienen usos menores en el área cosmética y farmacéutica.

Crudo ecológico

como funciona el cultivo de algasEs extraño imaginar que tu carro funcione con algas marinas. El material origen que convertimos hoy en día en gasolina fue formado hace millones de años a partir de floraciones de algas que se asentaron en el fondo del mar y fueron cubiertas con sedimento. El calor y la compresión transformaron a las diminutas plantas en crudo. Los promotores de combustibles basados en algas se refieren a este como “crudo verde”.

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Omar Morante

Entusiasta de la tecnología, con ganas de entender mejor como funciona el mundo. Me gusta la ciencia, y en ComoFuncionaQue quiero contribuir al mundo escribiendo artículos de interés. Graduado en Ingeniería en Mantenimiento Industrial.

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