Desarrollan proceso para convertir algas de aguas residuales en biocrudo

“La tecnología tradicional de conversión de biomasa de algas en biocombustibles consiste principalmente en la extracción de lípidos o pirólisis para producir biodiésel, diésel renovable tratado con hidrógeno o bioaceite. Estas vías tecnológicas presentan inconvenientes importantes cuando se utilizan materias primas de algas. La extracción de lípidos requiere una deshidratación importante y disolventes orgánicos, situación que disminuye la rentabilidad de la producción de combustible y aumenta las preocupaciones ambientales”, señala el estudio.

 

Un equipo de la Universidad de Kansas comprobó la viabilidad de un proceso integrado para convertir algas de aguas residuales en biocrudo mediante la licuefacción hidrotérmica (HTL), lo que permitiría cultivar de manera sostenible biomasa de algas para la producción de biocombustibles.

Los resultados de la investigación fueron publicados en un artículo de la revista Energy & Fuels de la ACS.

Este estudio es el primero sobre licuefacción hidrotérmica de microalgas derivadas de aguas residuales, afirma el equipo. Los científicos descubrieron que la matriz de aguas residuales municipales y la biomasa de cultivo mixto resultante influyeron de manera significativa en la distribución de los productos de la licuefacción, y produjeron una mayor proporción de carbón vegetal, que puede ser un subproducto valioso.

Combustible de algas. (Foto: Honeywell - CC BY-SA 3.0)

Combustible de algas. (Foto: Honeywell – CC BY-SA 3.0)

“La tecnología tradicional de conversión de biomasa de algas en biocombustibles consiste principalmente en la extracción de lípidos o pirólisis para producir biodiésel, diésel renovable tratado con hidrógeno o bioaceite. Estas vías tecnológicas presentan inconvenientes importantes cuando se utilizan materias primas de algas. La extracción de lípidos requiere una deshidratación importante y disolventes orgánicos, situación que disminuye la rentabilidad de la producción de combustible y aumenta las preocupaciones ambientales”, señala el estudio.

“Las vías de conversión de células enteras, tales como la pirólisis, alivian las preocupaciones ambientales derivadas de la extracción con solventes, pero aún requieren una deshidratación importante antes de la conversión. Una vía húmeda de conversión de células enteras, la licuefacción hidrotérmica (HTL), ha ganado popularidad en los últimos años.

“La HTL utiliza agua subcrítica como la fuerza motriz química para convertir la biomasa en biocrudo rico en carbono. Al emplear materias primas de microalgas, el rendimiento del biocrudo mediante el proceso de HTL es entre un 5 y 30% mayor que el contenido inicial de lípidos de algas, ya que otros componentes celulares (además de los lípidos) se convierten en biocrudo. Los análisis económicos de la producción de aceite combustible, gasolina sintética y diésel a partir de astillas de madera con 50% en peso de humedad han demostrado que la pirólisis atmosférica rápida es menos costosa que la licuefacción a alta presión.

“Sin embargo, para la biomasa con alto contenido de agua, como las algas, los costos energéticos de la deshidratación pueden compensar la demanda de energía de los procesos de licuefacción. Asimismo, la HTL de algas produce un biocrudo con una composición y una densidad de energía que se asemejan más al crudo de petróleo que al bioaceite obtenido por pirólisis.

“[…] Si bien las aguas residuales municipales son aguas de fácil acceso y una fuente de nutrientes que puede apoyar el cultivo masivo de biomasa de algas, los efluentes de aguas residuales tienen concentraciones dinámicas de nutrientes que varían diariamente y por temporadas. Esta fuente variable de nutrientes es completamente diferente de las condiciones de crecimiento con nitrógeno limitado que se sabe produce biomasa con alto contenido de lípidos, del 40 a 70% de lípidos en peso. Las algas de aguas residuales tienen por lo general bajos contenidos de lípidos [10 al 29% del peso en seco (dw)] y de carbono (30 al 37% de peso en seco), y estas características pueden tener efectos sustanciales en la formación del producto de HTL y la composición del biocrudo”, detalla el estudio.

El proceso desarrollado por los investigadores utilizó estanques de cultivo de algas experimentales con aguas residuales municipales como fuente de nutrientes. A los estanques abiertos se les incorporó la fuente de agua residual, lo que resultó en una comunidad de microalgas de cultivo mixto con diferencias distintas en comparación con los monocultivos fertilizados de los laboratorios.

El análisis GC/MS del biocrudo contenía una cantidad significativa de hidrocarburos de cadena lineal y ramificada, mono y poliaromáticos, además de ácidos grasos.

“Los subproductos podrían aumentar en gran medida la sostenibilidad y la cadena de valor de los biocombustibles de algas, y sumar mercados relacionados con el secuestro de carbono, mejoras del suelo, absorbentes y fertilizantes. Esta demostración prometedora requiere un mayor trabajo para optimizar el equilibrio energético del método de conversión en conjunto con la estrategia de cultivo y la determinación de la eficacia de los mercados de los subproductos identificados”, concluyen los autores del estudio.

Fuente: FIS España

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