La rentabilidad industrial de las microalgas se alcanzará a través de biorrefinerías multiproductos

Países Bajos 19/10/2020 - El fin de la era de los combustibles fósiles ha sido marcado en la Unión Europea para el año 2050 y a partir de ese momento dejarán de circular los vehículos de combustión. Este horizonte sin combustibles fósiles ya está provocando el cambio de matriz energética del mundo hacia energías renovables y de refinerías de productos de base biológica. Entre las candidatas mejor posicionadas para que ese cambio se produzca están las biorrefinerías de microalgas para producción sostenible de alimentos, piensos, químicos y combustibles.

A pesar de lo promisorio del uso de microalgas para que se conviertan en una realidad, aún deben reducirse los costes de producción para hacer competitivos los productos derivados de estos sistemas de cultivo. Uno de los mas promisorios es el enfoque de biorrefinería en el que tras la obtención de un producto principal, el resto de la biomasa sigue siendo valorizada para obtener otros productos de menor valor.

Expertos del proyecto europeo Miracles, que llevan cuatro años estudiando la mejor manera de reducir estos costes, consideran que para alcanzar el punto de equilibrio entre los costes y los beneficios se necesitan conocimientos adicionales sobre la funcionalidad del producto, la calidad y su tamaño de mercado.

Según los tecnólogos involucrados en el proyecto, se requiere combinar mejoras en las innovaciones tecnológicas que permitan reducir los costes, especialmente en la producción de las microalgas; el desarrollo de conceptos de biorrefinería multiproducto destinados a valorizar la biomasa a través del principio de producción en cascada; y derivar una gama de productos nuevos esenciales con aplicaciones en alimentación, acuicultura e industria química.

Durante el Proyecto se evaluaron cinco cadenas de valor de un solo producto y cuatro multiproducto. Estudiaron cepas marinas Nannochloropsis gaditana, Phaeeodactylum tricornutum e Isochrysis galbana; y de agua dulce, Scenedesmus obliquus.

Aunque la producción en cascada aumenta significativamente los costes de la biorrefinería, se compensa con el aumento de los ingresos totales de la biomasa, siempre que la secuencia de operaciones no afecte el rendimiento y las propiedades de los productos finales.

Cuando se cumplen estas condiciones, los ingresos totales de biomasa obtenidos de las cadenas de multiproductos integradas permiten una biorrefinería de microalgas económicamente competitiva.

Por su parte, se seleccionaron para la investigación microalgas enteras, rotas, proteínas nativas solubles en agua, pigmentos disueltos en lípidos y aceites ricos en triacilglicéridos.

Durante el proyecto, los investigadores seleccionaron cuatro cadenas de valor de multiproducto a través de diagramas de flujo comenzando con la recolección mediante microfiltración y centrifugación.

Los modelos de biorrefinerías se basan en un sistema de cultivo de 100 hectáreas en el que se buscó qué tecnología de cultivo y cosechado permite optimizar mejor los costes. Según el estudio cuyos resultados han sido publicados en Frontiers in Bioengineering and Biotechnology los costes de producción varían significativamente según la especie.

Con el enfoque de biorrefinería los tecno-científicos consiguieron aumentar significativamente el potencial de utilización de biomasa para productos comercializables del 7 al 28 por ciento, a mas del 97 por ciento, a través de un enfoque multiproducto.

La primera cadena de valor multiproducto utilizó Nannochloropsis gaditana y se centró en la extracción de proteínas solubles; la segunda cadena utilizó Isochrysis galbana y tuvo como objetivo la extracción de pigmentos como producto de mayor valor; la tercera utilizó N. gaditana para mejorar el contenido de TAG; y la cuarta, también está basada en N. gaditana para la extracción de lípidos, posteriormente la extracción de pigmentos y la separación de proteínas para la producción de péptidos.

Referencia:
Petronella M. Slegers, Giuseppe Olivieri, Elke Breitmayer, Lolke Sijtsma, Michel H. M. Eppink, Rene H. Wijffels, Johannes H. Reith. Design of value chains for microalgal biorefinery and industrial scale: Process integration and techno-economic analysis. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.550758