Generar energía a partir de algas: microorganismos con gran potencial

A menudo conocemos a las algas como un organismo verde viscoso que molesta cuando nos bañamos en el mar. En la cocina asiática, las algas marinas son un ingrediente popular en muchos platos. Desde hace algún tiempo, las algas también han estado en el foco de la ciencia y se consideran como la esperanza para la generación de energía sostenible. 

Cuando un fotobiorreactor voló a la Estación Espacial Internacional ISS en mayo de 2019, el alga de agua dulce Chlorella vulgaris iba a bordo. La pequeña criatura es una verdadera bendición para el equipo, ya que convierte el aire viciado en oxígeno fresco y apoya la producción de alimentos en el espacio. Los investigadores esperan obtener nuevos conocimientos sobre cómo se comportan las algas en las esferas cósmicas.

El hecho de que las algas crezcan rápidamente y en casi todas partes, es lo que las hace tan interesantes para la ciencia. Principalmente, porque realizan la fotosíntesis como las plantas. Durante este proceso bioquímico, el agua y el dióxido de carbono se convierten en glucosa y oxígeno mediante la exposición a la luz. La glucosa es el componente básico del crecimiento de las plantas.

Las algas como combustibles verdes

La composición química del alga es tan compleja como su biodiversidad. Es por eso que hay mucho potencial sin explotar en estos macro y microorganismos. Existen decenas de miles de especies de algas en la tierra. El número de especies no se puede cuantificar con precisión. Hasta ahora la investigación y la industria solo han utilizado una parte.

Además de las vitaminas y los nutrientes, muchos tipos de algas contienen muchas grasas, carbohidratos y proteínas, sustancias que podrían ser la clave para la producción de energía sostenible. Los componentes se extraen por centrifugación, filtración, descamación o sedimentación y se pueden procesar posteriormente:

  • El biodiésel se elabora a partir de la grasa.
  • El bioetanol se obtiene de los carbohidratos.
  • La fermentación de la biomasa genera biogás.
  • Algunos tipos de algas incluso producen hidrógeno, otro faro de esperanza para la generación de energía verde.

Opciones para generar energía a partir de algas

Los combustibles verdes procedentes de algas podrían reducir drásticamente las emisiones contaminantes en el futuro y convertirse en una herramienta importante en la lucha contra el cambio climático: los combustibles biológicos de algas están libres de sustancias nocivas como el azufre o el nitrógeno, que a menudo se encuentran en los combustibles convencionales. Dado que el tratamiento de combustibles fósiles requiere mucho tiempo y es costosa, los contaminantes generalmente terminan en el medio ambiente en forma de gases de escape. Un biocombustible económico y sostenible sería una verdadera fortuna para el transporte de mercancías, especialmente porque los coches eléctricos todavía no están ampliamente disponibles.

Las algas como fuente de energía: crecen en cualquier lugar y en cualquier momento

Hasta ahora, el maíz o la colza se han utilizado a menudo para biocombustibles, como el E10. Sin embargo, el E10 ha sido objeto de críticas porque el cultivo a gran escala de maíz, colza o caña de azúcar puede provocar el agotamiento del suelo, el aumento de los precios de los alimentos, la contaminación por plaguicidas y la pérdida de especies. Las algas, por otro lado, crecen en casi todas partes e incluso se pueden cultivar en laboratorios o reactores. Por un lado, esto deja espacio en los campos para la alimentación y, por otro lado, la biomasa de algas se puede utilizar como fertilizante respetuoso con el clima.

Otra ventaja: las algas crecen hasta diez veces más rápido que el maíz, ya que cada célula realiza la fotosíntesis. También están activos durante todo el año, las condiciones climáticas apenas influyen. De esta manera, incluso los terrenos baldíos industriales o a cielo abierto, que todavía son estériles para la agricultura, pueden utilizarse para la producción de algas.

Ya existen proyectos con algas en antiguas zonas mineras de carbón: en una pequeña superficie hay un invernadero, reactor, silo y fermentador para la producción, pero en la mayor parte están brotando prados renaturalizados con plantas con flores para insectos. Una situación en la que todos ganan para la naturaleza y las algas, porque en los ecosistemas cerrados las criaturas verdes necesitan menos agua.

Algas como filtro de aire natural

Para cumplir con el requisito de CO2 para la fotosíntesis, las algas utilizan el CO2 de la atmósfera. Como los árboles, esto los convierte en filtros de aire naturales. Por lo tanto, los científicos proponen plantas de algas cerca de las centrales eléctricas de carbón para compensar las emisiones de CO2 que dañan el clima. Sin embargo, según el estado actual, se requerirían áreas gigantes para esto.

Muchas plantas de algas ya están en funcionamiento en la región asiática, ya que allí prevalecen las condiciones ideales: temperaturas medias o cálidas, alta humedad, muchas horas de sol y acceso al mar. Es por eso que la ciencia está investigando cómo hacer que las algas sean aún más eficientes.

La sustancia milagrosa glicolato: algas para una industria química más ecológica

Hasta hace poco, el problema era que las algas ponían gran parte de la energía de la fotosíntesis en su propio crecimiento. Gran parte de la energía se desperdicia en la producción de biomasa, aunque otros ingredientes del alga son mucho más valiosos para uso comercial.

Los investigadores inhibieron el crecimiento del alga de agua de mar Nannochloropsis salina por primera vez el año pasado: el alga continuó produciendo glicolato, un precursor del azúcar. Esta sustancia rica en energía ahora se aprovecha y procesa más: los químicos y biocombustibles se producen a partir del glicolato, todos los cuales están libres de subproductos. Esto hace que el alga sea portadora de esperanza para la química verde. A largo plazo, las algas también podrían reemplazar el aceite fósil en la producción de plástico y hacer que nuestro mundo de envases sea más sostenible.

Generación de energía a partir de algas: el sistema de algas para la fachada de la casa

Gran parte de la generación de energía directa a partir de las algas aún se encuentra en la etapa experimental. Los primeros proyectos piloto están demostrando cómo puede ser, por ejemplo, el suministro de energía de los edificios: como parte de la Exposición Internacional de Construcción 2013 en Hamburgo (IBA), se construyó la BIQ Algae House, una “Smart Material House”, en Hamburgo-Wilhelmsburg.

La fachada suroeste y sureste de la casa de las algas está equipada con paneles de vidrio en los que crece el alga verde Scenedesmus. Realiza la fotosíntesis con la luz solar y el CO2 del sistema de gas interno. La energía generada está disponible directamente para la casa como energía de calefacción, el resto de la energía alimenta a la red de calefacción urbana. La biomasa resultante se cosecha con regularidad y se fermenta a metano en la planta de microalgas vecina, como el biogás más puro del vecindario. Sin embargo, la tecnología del sistema aún no está completamente desarrollada, ocupa mucho espacio y hasta ahora ha sido susceptible a fallas de funcionamiento. No obstante, se pueden obtener muchos conocimientos del proyecto para el uso futuro de las algas como fuente de energía.

Se puede admirar un proyecto similar en el campus de Euref en Berlín-Schöneberg. Aquí hay un centro de innovación energética para instituciones de investigación y empresas. Grandes tubos de vidrio en la fachada de un edificio albergan una granja de microalgas, que convierten la luz solar en energía química y térmica. La biomasa también se cosecha y se utiliza como alimento. La tecnología ya sería rentable para sistemas a gran escala, pero las algas como fuente de calefacción y agua caliente aún están muy lejos para una vivienda unifamiliar.

Conclusión de Sin Lupa

Probablemente pasarán algunos años antes de que las algas se establezcan como una alternativa energética seria para los hogares privados. Después de todo, los investigadores de la Universidad de Cambridge desarrollaron una célula solar biológica basada en algas. Aunque todavía no alcanza el rendimiento de las células solares de silicio, ciertamente tiene potencial para las regiones rurales sin acceso a redes de suministro, por ejemplo, en los países en desarrollo.

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