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¿Cómo funciona el cultivo de algas?

¿Cómo funciona el cultivo de algas?
Contenido
  1. La promesa de las algas
  2. Cultivo comercial de algas
  3. Recolección y procesamiento de algas
  4. Los mil usos de las algas
  5. Nota del autor

La promesa de las algas

¿Por qué las algas han generado una locura y atraído inversiones en investigación en los últimos años? Como todas las plantas verdes, las algas contienen cloroplastos en tus celdas. Estas diminutas estructuras están cargadas de clorofila, una molécula que utiliza energía luminosa para combinar carbono y agua en un azúcar simple. Las células también convierten algunos de estos azúcares en proteínas y grasas o aceite.

Pero si las algas hacen lo mismo que el maíz, el trigo y los manzanos, ¿por qué molestarse en cultivarlas? Después de todo, las mazorcas de maíz, los panecillos dulces y la tarta de manzana saben mejor que las algas para la mayoría de nosotros. Estas son algunas de las cosas que las algas tienen para ofrecer:

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  • Productividad: Las algas crecen muy rápido. Las plantas terrestres tardan meses o años en madurar. Las algas pueden completar todo su ciclo de vida en un solo día. Algunas algas pueden duplicar su biomasa en solo una hora [source: Jha].
  • Eficiencia: Cuando se trata de convertir la energía solar en biomasa, las algas son solo una ganga. Como se mantienen y obtienen sus nutrientes directamente del agua, no necesitan raíces, tallos ni flores. Las plantas terrestres utilizan hasta el 95% de su energía para construir las estructuras que necesitan para alimentarse, alimentarse y reproducirse. [source: Edwards].
  • Concentración: Gracias a su eficacia, las algas se pueden cultivar en un espacio muy concentrado. Producen hasta 100 veces más aceite por acre que las plantas terrestres. [source: Edwards].
  • Versatilidad: Se estima que existen más de 70.000 especies de algas, muchas de las cuales aún no están clasificadas. [source: Guiry]. Los productores pueden elegir aquellos que se adapten a sus condiciones y objetivos, como seleccionar variedades para un rango de temperatura específico o salinidad del agua.
  • No competencia: Las algas no compiten con los cultivos actuales por la tierra o el agua dulce. Se pueden cultivar en estanques en lugares, como desiertos, que no admiten plantas terrestres. Algunas variedades prefieren la sal o el agua contaminada.

Atraídos por todos estos beneficios, los cultivadores de algas trabajaron diligentemente para encontrar formas eficientes y asequibles de cultivar y cosechar las plantas. El factor costo es actualmente el gran desafío para hacer que las algas sean comercialmente viables.

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Cultivo comercial de algas

Todo algoritmo de cultivo requiere tres elementos básicos: agua, luz y nutrientes.

El agua es el más simple. No tiene que ser potable; diferentes tipos de algas crecen bien en agua dulce, salada y sucia. Se prefiere la luz solar, al ser gratuita. Pero la luz solar solo alcanza de 7 a 10 centímetros (3 o 4 pulgadas) en una masa de algas, por lo que los cultivadores deben agitar las algas para exponerlas a la luz. [source: Chemeurope.com]. El principal nutriente es el dióxido de carbono, que puede provenir del aire o de otra fuente. Revolviendo o hirviendo, se disuelve en agua. El productor debe proporcionar otros nutrientes como nitrógeno y oligoelementos si aún no están presentes en el agua.

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Hay tres sistemas básicos para el cultivo de algas, cada uno con sus propias ventajas y desventajas:

  1. lago abierto: La forma más sencilla y económica de cultivar algas es en lagos grandes y poco profundos. El agua a menudo se divide en carriles o caminos concéntricos, con ruedas de paletas para mover la mezcla de algas en un círculo. Esto ayuda a llevar las algas a la superficie, donde quedan expuestas a la luz, y mezcla nutrientes y dióxido de carbono en el líquido. El método de estanque abierto produce menos biomasa de algas que los otros métodos. Pierde agua por evaporación, por lo que se debe agregar más. Y esto permite la contaminación de depredadores o algas no deseados.
  2. Lago cerrado: Este método es similar a un tanque abierto, pero el agua está cubierta por un invernadero acrílico. Esto aumenta el costo pero permite un mejor control del proceso. Reduce la evaporación y la contaminación y prolonga la temporada de crecimiento. Los productores pueden cultivar algas durante todo el año si se calienta el espacio.
  3. Bioforreactor: Sistema totalmente cerrado, el bioforreactor está compuesto por tubos de vidrio o acrílico donde se exponen las algas a la luz. Las bombas transportan agua, nutrientes y algas a través de tuberías y tanques de almacenamiento. Algunos reactores recogen automáticamente las algas cuando están listas. Este enfoque brinda a los productores el máximo control sobre el proceso y la forma más eficiente de producir biomasa de algas. Pero también es el más caro de instalar y usar.

Todos estos sistemas están diseñados para cultivar microalgas, las variedades unicelulares que flotan en el agua. Los agricultores suelen cultivar macroalgas en mar abierto: el agua ya contiene los nutrientes que las algas necesitan y ofrece buenas condiciones de crecimiento. El método tradicional era simplemente recolectar algas silvestres, y esto todavía se hace en las zonas costeras de todo el mundo.

A medida que aumentó la demanda, los productores comenzaron a cultivar algas. Para algunas variedades, como las algas, las esporas se unen a cuerdas ancladas en el océano y las algas pueden crecer. Otros tipos crecen a partir de trozos de algas adheridas a redes o depositadas en piscinas.

La agricultura existe desde hace 10.000 años [source: Lienhard]. El cultivo de algas es relativamente nuevo. Los científicos e ingenieros están estudiando activamente las mejores formas de cultivar algas de forma eficaz. La recolección de plantas es otro tema de intensa investigación.

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Recolección y procesamiento de algas

Un trabajador apila cestas de algas recogidas en la playa.

iStockphoto / Thinkstock

Recoger microalgas significa sacar plantas microscópicas del agua en la que crecen y concentrarlas en una pasta. Luego, el productor debe eliminar la humedad, dejando una densa biomasa. El pequeño tamaño de las microalgas plantea un problema a la hora de cosechar.

Un método es filtración. El cultivador puede hacer pasar el agua que contiene las algas a través de una membrana de celulosa cuyos poros son más pequeños que las células de las algas. Esto puede resultar difícil porque los filtros se llenan rápidamente de algas y se obstruyen. Los investigadores buscan mejores formas de filtrar las algas de forma eficaz.

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floculación, otro método de recolección, es agrupar las algas. La adición de productos químicos o tipos de algas que se agrupan de forma natural puede hacer que se formen trozos de microalgas que son más fáciles de cosechar.

Otra forma de recolectar algas es flotabilidad. Aquí, el agricultor utiliza aire comprimido para crear una espuma de burbujas y algas que llevan las pequeñas plantas a la superficie, donde se pueden desnatar.

Una centrífuga es otro método de recolección. Girar un recipiente lleno de agua y algas hace que las algas se acumulen eventualmente.

Para cosechar mejor sus cultivos, los cultivadores de algas a veces combinan estos métodos. Pueden usar la floculación para formar trozos de algas y luego separarlos por flotación o centrifugación. Encontrar una forma realmente eficiente de recolectar microalgas es esencial para reducir los costos de cultivo.

La colección de macroalgas presenta varios problemas. La recolección de algas silvestres es un proceso que requiere mucha mano de obra. Algunos tipos de algas cultivadas en condiciones controladas se pueden recolectar en redes. Las algas cultivadas con cuerdas se pueden levantar y colgar para que se sequen. Los bosques de algas en mares pequeños y profundos pueden cortarse con máquinas, quitando la parte superior de los lechos de algas submarinas.

Una vez recolectadas, las algas deben drenarse. de tu agua y se secó. Un escurridor puede escurrir agua, pero es relativamente caro. Algunos sistemas combinan la recolección y el procesamiento, esparciendo las algas a través de filtros de banda que permiten que el agua fluya y luego eliminan más agua utilizando un medio capilar que extrae el agua de la biomasa de algas. .

El siguiente paso es romper las paredes de las células de las algas para extraer el aceite del interior. Las algas pasan a través de una prensa de tornillo o pistón. También se pueden utilizar productos químicos, pulsos electromagnéticos o ultrasonidos para descomponer las células. Una vez que el aceite se ha drenado, la biomasa restante se comprime en una torta que se utiliza como complemento de la alimentación animal o como fertilizante.

Las algas han encontrado una amplia gama de usos, los más interesantes en el campo energético.

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Los mil usos de las algas

El rumor sobre las algas es que son una fuente ideal de energía renovable y pueden ser el combustible verde por excelencia. La investigación realizada por el gobierno de EE. UU. Y empresas como Boeing, Chevron y Honeywell está desarrollando formas de hacer del cultivo de algas una base económicamente viable para una nueva generación de energía. [source: Chemeurope.com]. Parte del atractivo es la variedad de combustibles en los que se pueden convertir las algas.

  • biodiesel es la forma más sencilla de aprovechar el potencial energético de las algas. Como cualquier aceite vegetal, el aceite de algas se puede convertir químicamente en combustible biodiesel. En comparación con las plantas terrestres como la soja o el maíz, las algas utilizan menos tierra y agua dulce, crecen más rápido y tienen mayores concentraciones de aceite.
  • Combustibles refinados para transporte son otra área prometedora para las algas. Algunas algas producen aceite que puede refinarse en gasolina o incluso combustible para aviones y sin los compuestos de azufre y nitrógeno del aceite. Los productores pueden procesarlo en las mismas refinerías que las reservas de petróleo. En 2011, el primer avión comercial propulsado por aceite de algas voló de Houston a Chicago. [source: Fehrenbacher].
  • etanol, que comúnmente se agrega a la gasolina, se puede producir a partir de algas y plantas terrestres. Además del aceite, las algas están formadas por carbohidratos y paredes de celulosa. Estos materiales pueden fermentarse de levadura a etanol o alcohol de grano.
  • Metano, ingrediente principal del gas natural, se produce cuando las bacterias digieren las algas. Un combustible limpio y versátil, el metano se puede utilizar para generar electricidad o impulsar vehículos. Es otra opción de biocombustible para las algas.

Las algas crecen en agua contaminada, lo que significa que pueden usarse para el tratamiento de aguas residuales. Las algas convierten los contaminantes de las aguas residuales municipales, industriales o agrícolas en subproductos utilizables como la alimentación animal o la biomasa para su conversión en energía. Las algas acumulan naturalmente metales pesados ​​para su eliminación o reciclaje.

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Dado que el dióxido de carbono, el gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático, es el alimento favorito de las algas, las plantas pueden utilizarse para Captura de carbon. Convierten el gas en compuestos de carbono orgánico mucho más rápido que las plantas terrestres. Una libra (453,6 gramos) de algas marinas consume 2 libras (907,2 gramos) de dióxido de carbono [source: Edwards]. Alimenta los gases de escape de una central eléctrica de carbón a una masa de algas que literalmente se las comen. Los gases de escape pueden almacenarse para su eliminación permanente de la atmósfera o convertirse en combustible para reducir el uso de combustibles fósiles.

Las algas siguen desempeñando un papel importante como alimento y suplemento dietético para los seres humanos. La gente come algas en ensaladas y sushi y toma suplementos de microalgas de espirulina. Las algas proporcionan proteínas completas, ácidos grasos omega-3 y vitaminas. La carragenina se extrae de las algas rojas conocidas como musgo irlandés y se utiliza como espesante.

Las algas también se utilizan como alimento para el ganado y animales marinos como camarones y crustáceos. La biomasa que queda después de procesar las algas a veces se puede aplicar como fertilizante orgánico en campos agrícolas. Las algas también encuentran usos menores en cosméticos y productos farmacéuticos.

La investigación sobre el cultivo, la recolección y el procesamiento de algas avanza en varios frentes. Dado su inmenso valor, no hay duda de que esta simple “hierba” jugará un papel cada vez más importante en el futuro de nuestra sociedad y nuestra economía.

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Las algas, que se muestran aquí flotando sobre un lago, pueden parecer humildes, pero tienen el potencial de ayudar a cambiar la industria energética, si tan solo pudiéramos encontrar formas eficientes de cultivarlas.

Las algas, que se muestran aquí flotando sobre un lago, pueden parecer humildes, pero tienen el potencial de ayudar a cambiar la industria energética, si tan solo pudiéramos encontrar formas eficientes de cultivarlas.

Hemera / Thinkstock

¿Cuándo una mala hierba no es mala hierba? La respuesta simple es: cuando se trata de algas. Hoy en día, las algas, que pueden tomar la forma de una maleza transmitida por el agua o escoria común de lago, prometen proporcionarnos de todo, desde comida para mascotas hasta combustible para aviones.

cultivo de algas es el cultivo comercial de algas. Las algas (el singular es “algas”, latín para “algas”, pero rara vez encontrará una sola) son plantas verdes simples que crecen en el agua. Su color verde significa que producen sus propios alimentos mediante la fotosíntesis, al igual que la hierba, los árboles y el maíz. Las algas se presentan en dos formas principales. macroalgas son algas. El quelpo alcanza más de 55 metros de longitud en el océano [source: Edwards]. Nori es la variedad que encontrarás alrededor de tu sushi. Microalgas son diminutas plantas unicelulares que flotan en el agua, cada una de las cuales es visible solo bajo un microscopio.

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El cultivo de algas no es nada nuevo. Las algas se cultivaron por primera vez en Japón hace al menos 1.500 años, y la producción de algas sigue siendo un gran negocio allí. [source: Guiry]. Dulse se ha consumido durante mucho tiempo en las Islas Británicas y la microalga Spirulina fue recolectada por los aztecas en México en el siglo XVI. Además de proporcionar alimento a los seres humanos, las algas se han utilizado como fertilizante. Proporcionan la carragenina espesante de los alimentos y otros agentes gelificantes y estabilizantes que aparecen en todo, desde la sopa hasta la pasta de dientes. A nivel mundial, la producción de algas es un negocio de $ 6 mil millones [source: Food and Agriculture Organization of the United Nations].

Hoy en día, las algas están atrayendo un nuevo interés e inversión en investigación debido a su potencial para proporcionar energía y combatir las amenazas ambientales. Parte de la masa orgánica de las algas viene en forma de aceite, que se puede extraer y convertir en combustible biodiesel. Las algas derrotan fácilmente a las plantas terrestres en la eficiencia con la que producen aceite. Algunas variedades de algas producen un aceite que se puede refinar en gasolina e incluso en combustible para aviones. La porción de carbohidratos de las plantas se puede fermentar para producir etanol.

Las algas pueden convertir el dióxido de carbono residual, un gas de efecto invernadero que se escapa de las chimeneas, en productos utilizables. Pueden ayudar a limpiar el agua sucia al convertir los contaminantes en biomasa. Tienen usos adicionales en productos farmacéuticos y cosméticos.

Con todo este potencial, esta “hierba” ciertamente parece merecer una mirada más de cerca.

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