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Diseña la UAM biorreactor de microalgas para la captura de dióxido de carbono

  • Escrito por Redacción El Punto Crítico

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• Aprovecha gases emanados de procesos de calcinación en las cementeras
• *La biomasa microalgal puede valorizarse como biocombustibles, pigmentos o alimentos
Un grupo de científicos de la Unidad Cuajimalpa de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) creó un biorreactor de microalgas para la captura de dióxido de carbono (CO2) de gases de combustión de las compañías cementeras, el cual fue puesto en marcha en la Planta Industrial Tula en Cementos Fortaleza, en Atotonilco de Tula, Hidalgo.
En una visita encabezada por el doctor Sergio Revah Moiseev, director de Apoyo a la Investigación de la UAM, en representación del doctor Eduardo Peñalosa Castro, rector general de dicha casa de estudios, se llevó a cabo una prueba del concepto denominado Parque Verde Fortaleza, realizado como parte de un proyecto dirigido por la doctora Marcia Guadalupe Morales Ibarría, jefa del Departamento de Procesos y Tecnología.    
El diseño del prototipo implicó un análisis de prospección de poblaciones microalgales del sitio, así como la creación, el montaje y la aplicación de un sistema experimental de captura de corrientes sintéticas de gas de combustión manejado en la Unidad Cuajimalpa, además de un estudio de ingeniería conceptual para la implementación de una planta piloto en etapa dos y otro preliminar de factibilidad técnica y económica con recomendaciones de ejecución a escala piloto.
El desarrollo está orientado al aprovechamiento de los gases emanados de los procesos de calcinación en la producción de cemento, por medio de tecnologías innovadoras y limpias utilizadas en este procedimiento biotecnológico, indicó el ingeniero José Alfredo Mendoza Enríquez, responsable de la operación de la planta.
La doctora Morales Ibarría precisó que el dispositivo –en funcionamiento desde hace dos meses en la citada Unidad académica– ha demostrado su efectividad en la instalación industrial, donde los microorganismos sobrevivieron perfectamente a nuevas condiciones de clima, temperatura y otros factores in situ.
Dicho sector es uno de los generadores de CO2 durante los mecanismos de manufactura, por lo que la captura de este gas con microalgas representa una alternativa a los métodos tradicionales comercialmente empleados.
El principio básico del equipo elaborado en la UAM consiste en pasar el gas de combustión por un reactor que contiene agua, nutrientes y microalgas que retienen el CO2 por el mecanismo de fotosíntesis y lo transforman en biomasa, la cual puede recuperarse y secarse con el exceso de calor para ser transformada en bienes de valor agregado o combustibles, además de que libera oxígeno a la atmósfera.
Esta técnica emergente posee gran potencial debido a que es adecuada para el medio ambiente y simula procesos de fotosíntesis que son más eficientes que las plantas para la fijación con productividades mayores en 10 y hasta 50 veces, comparada con cualquier otro cultivo vegetal; la biomasa microalgal obtenida puede valorizarse como biocombustibles, pigmentos, alimentos para humanos y animales, fertilizantes agrícolas y fabricarse a partir de gaseosas y aguas residuales.
Ante la tendencia global al aumento de la demanda de cemento, el ramo está bajo presión para utilizar y tasar sus emisiones, por lo que firmas europeas y asiáticas examinan el uso de microalgas y Cementos Fortaleza –en colaboración con la UAM– se ha unido a esta iniciativa.
La docente destacó el acercamiento entre ambas partes para impulsar de manera conjunta proyectos sustentables, en una colaboración estrecha con la empresa, que proporcionó información sobre la composición de los gases de combustión y alimentó las microalgas, creando una corriente sintética que emuló las condiciones de la formación del gas por los procesos industriales, obteniéndose productividades y niveles de eficiencia muy altos.
Una de las opciones para reducir la presencia de uno de los principales gases de efecto invernadero es la captación biológica mediante mecanismos de fotosíntesis de las plantas y esos microorganismos, que han generado interés porque permiten la formación de energía a partir de la biomasa concebida durante la fijación del CO2, lo cual contribuye a diversificar las fuentes energéticas renovables y cubrir la demanda de combustibles.
Entre los tipos diferentes que pueden obtenerse de ellos están el biodiésel por aceite extraído; el metano por digestión anaerobia de la biomasa microalgal; el bioetanol derivado de la fermentación de los carbohidratos, y el hidrógeno por fermentación oscura de la biomasa o por fotólisis directa.
Con la biomasa microalgal es viable conseguir suplementos alimenticios, principios activos medicinales, pigmentos, antioxidantes, ácidos grasos poliinsaturados, entre otros, y puede utilizarse en la acuicultura o como fuente de proteína para la nutrición humana, todo lo cual constituye una ventaja relevante, ya que la propensión a aplicar sistemas para eliminar contaminantes gaseosos no se limita a que sean eficientes y económicos, sino a que faciliten la valorización de las corrientes, la explotación de los subproductos y la minimización de los residuos con el concepto de biorefinerías.
Otras utilidades de las microalgas son que presentan alta productividad por unidad de área de cultivo, elevada tasa de crecimiento –en comparación con la biomasa derivada de ciertas plantaciones de oleaginosas– y su cultivo admite el empleo de corrientes residuales, además de abatir el CO2 disperso en el aire.
El cuerpo académico de Medio Ambiente y Energía de la Unidad Cuajimalpa tiene experiencia en el tratamiento de efluentes gaseosos, sistemas de cultivo para la captura de ese compuesto químico y la obtención de productos de valor agregado y biocombustibles; también ha trabajado en el manejo de corrientes gaseosas contaminadas usando biofiltración, la confección de productos a partir de estas corrientes y la implementación de patrones biológicos de control de emisiones a escala empresarial.
La segunda etapa de este proyecto prevé continuar el trabajo con la empresa para llevarlo a una escala piloto y luego a otra mayor para aportar al aprovechamiento de los gases. En este grupo científico colaboraron el doctor José Campos Terán y el maestro Sergio Hernández Jiménez, docentes del Departamento de Procesos y Tecnología; la doctora Laura González Reséndiz, posdoctorante del clúster de biocombustibles gaseosos; el maestro León Sánchez, alumno del Doctorado en Biotecnología de la Unidad Iztapalapa; el ingeniero Ricardo Mendoza, licenciado en Ingeniería Biológica por la Unidad Cuajimalpa, y estudiantes de esta última opción educativa y del Posgrado en Ciencias Naturales e Ingeniería de la misma sede universitaria.