Informe Final
OPTIMIZACION Y MEJORAMIENTO BIOTECNOLOGICO DE LAS CONDICIONES DE CULTIVO DE LA MICROALGA VERDE BOTRY OCOCCUS BRAUNII PARA LA OBTENCION DE BIO-HIDROCARBUROS
Autor
Rivas-Alvarez, Mariella Odette
Institución
Resumen
En los últimos años la necesidad de buscar un vegetal idóneo para producir una biomasa capaz de sustentarla producción de biocombustibles en el tiempo y mitigar de esta forma el problema de abastecimientoenergético en lo que respecta a combustibles líquidos que reemplacen al petróleo ha planteado nuevosdesafíos. Es esencial que la biomasa no tenga uso alimentario, su producción no implique cambios en el usode suelos, contribuya a la mitigación de gases con efecto invernadero (GEI), el balance en la energíaproducida versus la energía usada sea positivo y por último, que sea eficiente dentro del concepto debiorefinería. En este sentido las microalgas se han consolidado como una buena alternativa. Las microalgasson microorganismos fotosintéticos que convierten la luz solar, agua y CO2 en biomasa rica en aceite, el quetras un proceso químico es transformado a biodiesel. Dentro de las especies potenciales, Botryococcusbraunii alcanzaría una producción de hasta el 80% en aceite del peso seco (según referenciasbibliográficas). Sin embargo, esta microalga es de difícil cultivo, principalmente por su lento crecimiento yfácil contaminación por otras microalgas que suelen desplazar su cultivo. Durante la realización de nuestroproyecto se evaluaron diferentes factores bióticos como la concentración inicial óptima del inóculo de lamicroalga manejando concentraciones que varían en un rango de las 103 - 105 células ml-1, con el objetivode comparar las curvas de crecimiento de las microalgas para obtener la fase Log tardía. También seevaluaron factores abióticos tales como temperatura, espectro de luz y nutrientes, determinando losnutrientes óptimos para los requerimientos nutricionales de la microalga. Así mismo, se analizó el resultadode la administración de CO2 al sistema de aireación de los fotobioreactores, evaluando las diferenciassignificativas en el crecimiento microalgal con la incorporación de este gas. Se implemento un proceso deproducción de biomasa de B. braunii en fotobioreactores cerrados diseñados durante la realización delproyecto, de 400 y 1000 L. La ventaja de estos sistemas es disminuir la contaminación de los cultivos; serverticales, por tanto existe mayor rendimiento de biomasa por superficie; y por ultimo ser replicables ymodulares. Además, se realizaron estudios de adaptación de la cepa B. braunii raza A para crecer encondiciones de cultivo out-door, sin control de temperatura o iluminación, y se evalúo un medio de cultivodiseñado con nutrientes agrícolas, lo que hizo posible disminuir los costos de producción a 800$/L de cultivo.Además se estableció un ciclo de cultivo estándar de 25 días, al término del cual se obtienen 2-3g/L debiomasa. Para la evaluación de la biomasa se implemento un método de detección rápida de lípidos,específico para microalgas usando fluorescencia y tinción con Rojo Nilo. Durante el desarrollo del proyectose hicieron numerosos análisis de la biomasa, con niveles de aceite cercanos al 10%. Con respecto a esto,se logro determinar que el principal problema era el método de extracción de los aceites, y la pérdida deaceite durante el secado de la biomasa. Sin embargo, en el último año de ejecución del proyecto encolaboración con el grupo liderado por el Dr. Rodrigo Navia de la Universidad de la Frontera se desarrollo unmétodo de extracción de aceite desde la biomasa húmeda, con un rendimiento de 35% de aceite por 100 gpeso húmedo. Cabe destacar que esta metodología es propiedad del Consorcio Desert Bioenergy. Otropunto importante fue el análisis de las rutas bioquímicas de síntesis de ácidos grasos de B. braunii raza A,diferentes a las existentes en la raza B. Se realizo una librería substractiva, que evidencio ciertos genesespecíficos de interés. Sin embargo, estos estudios no han concluido con significativo éxito, pues lamicroalga posee una pared celular resistente, lo que impidió la conservación del RNA de buena calidad.Actualmente se está realizando la secuenciación del genoma completo de la microalga mediante latecnología 454, cuyos resultados se espera que contribuyan a complementar los conocimientos yaobtenidos. La importancia de los resultados obtenidos en este proyecto permitió presentar la solicitud depatente Nº 749 y también sirvieron de base para la concreción de un Consorcio Tecnológico EmpresarialDesert Bioenergy S. A. formado por la Universidad de Antofagasta y la Universidad de la Frontera, y lasempresas E-CL S. A., Prodalmar Ltda. y Molinos Gorbea Ltda. FONDEF 71 FONDEF