Cómo funciona la algacultura

La algacultura es el cultivo comercial de algas. Las algas (el singular es "alga", en latín "alga marina", pero rara vez encontrarás solo una) son plantas verdes simples que crecen en el agua. Su color verde significa que producen su propio alimento mediante la fotosíntesis, al igual que la hierba, los árboles y el maíz. Las algas vienen en dos formas principales. Las macroalgas son algas marinas. Kelp crece a más de 180 pies (55 metros) de largo en el océano [fuente: Edwards ]. Nori es la variedad que encontrarás envuelta alrededor de tu sushi. Las microalgas son plantas diminutas unicelulares que flotan en el agua, cada una visible solo a través de un microscopio.

La algacultura no es nada nuevo. Las algas marinas se cultivaron por primera vez en Japón hace al menos 1.500 años y la producción de algas sigue siendo un gran negocio allí [fuente: Guiry ]. Dulse se ha comido durante mucho tiempo en las Islas Británicas y los aztecas del siglo XVI en México cosecharon la microalga espirulina. Además de proporcionar alimento humano, las algas marinas se han utilizado como fertilizantes. Proporcionan la carragenina espesante de alimentos y otros agentes gelificantes y estabilizadores que aparecen en todo, desde sopa hasta pasta de dientes. En todo el mundo, la producción de algas es un negocio de $ 6 mil millones [fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación ].

Hoy en día, las algas atraen nuevos intereses e inversiones en investigación debido a su potencial para proporcionar energía y combatir las amenazas ambientales. Parte de la masa orgánica de las algas toma la forma de aceite, que puede exprimirse y convertirse en combustible biodiesel. Las algas superan 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 combustible para aviones. La porción de carbohidratos de las plantas se puede fermentar para la producción de etanol.

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

Con todo este potencial, esta "hierba" ciertamente parece merecer una mirada más cercana.

1. La promesa de las algas
2. Cultivo Comercial de Algas
3. Cosecha y procesamiento de algas
4. Los múltiples usos de las algas
5. Nota del autor

¿Por qué las algas han generado entusiasmo y atraído inversiones en investigación en los últimos años? Como todas las plantas verdes, las algas contienen cloroplastos en sus células. Estas diminutas estructuras están cargadas de clorofila, una molécula que utiliza la energía de la luz para combinar carbono y agua en un azúcar simple. Las células transforman aún más algunos de estos azúcares en proteínas y lípidos o aceite.

Pero si las algas están haciendo lo mismo que el maíz, el trigo y los manzanos, ¿por qué molestarse en cultivarlas? Después de todo, la mazorca 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 a su favor:

Atraídos por todas estas ventajas, los cultivadores de algas han estado trabajando diligentemente para encontrar formas eficientes y económicas de cultivar y cosechar las plantas. El factor costo es actualmente el gran desafío que se debe superar para que las algas sean comercialmente viables.

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

El agua es lo más fácil. No necesita ser potable; diferentes tipos de algas crecen muy bien en agua dulce, agua salada y agua sucia. La luz del sol, porque es gratis, es la luz preferida. Pero la luz del sol alcanza solo 3 o 4 pulgadas (7 a 10 centímetros) en una masa de algas, por lo que los productores deben agitar las algas para exponerlas todas a la luz [fuente: Chemeurope.com ]. El principal nutriente es el dióxido de carbono, que puede provenir del aire o de otra fuente. La agitación o burbujeo lo disuelve en el agua. El cultivador debe suministrar otros nutrientes, como nitrógeno y oligoelementos, si aún no están en el agua.

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

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

Con el aumento de la demanda, los productores comenzaron a cultivar algas. Para algunas variedades, como las algas marinas, las esporas se unen a cuerdas que luego se anclan en el océano y se permite que las algas crezcan. Otros tipos crecen a partir de trozos de algas que se fijan a redes o se depositan en estanques.

La agricultura existe desde hace 10.000 años [fuente: Lienhard ]. La algacultura es relativamente nueva. Los científicos e ingenieros están estudiando activamente las mejores formas de cultivar algas de manera eficiente. La recolección de plantas es otro tema de intensa investigación.

Controlando las Variables

El cultivador de algas tiene que controlar dos variables importantes para obtener una buena cosecha. El nivel de pH del agua es importante, las algas prefieren un pH de 7 a 9, ligeramente alcalino. La temperatura también es crítica. Las algas crecen principalmente entre 60 y 80 grados Fahrenheit (16 a 27 grados Celsius) y diferentes especies tienen diferentes preferencias [fuente: oilgae.com ].

Cosechar microalgas significa sacar las plantas microscópicas del agua en la que crecen y concentrarlas en una pasta. Luego, el productor necesita eliminar la humedad, dejando una biomasa densa. El diminuto tamaño de las microalgas presenta un problema a la hora de la cosecha.

Un método es la 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 ser difícil porque los filtros se llenan rápidamente de algas y se obstruyen. Los investigadores están buscando mejores formas de filtrar las algas de manera eficiente.

La floculación , otro método de cosecha, consiste en hacer que las algas se agrupen. Agregar productos químicos o tipos de algas que se aglomeran naturalmente puede hacer que las microalgas formen grumos que se vuelven más fáciles de juntar.

Otra forma de cosechar algas es por flotación . Aquí, el cultivador usa aire comprimido para crear una espuma de burbujas y algas que lleva las diminutas plantas a la superficie donde se pueden quitar.

Una centrífuga es otro método de cosecha. Girar un recipiente lleno de agua y algas hace que las algas se acumulen en un extremo.

Para cosechar sus cultivos de la manera más efectiva, los cultivadores de algas a veces combinan estos métodos. Podrían usar la floculación para formar grupos de algas y luego separarlos con flotación o una centrífuga. Encontrar una forma verdaderamente eficiente de cosechar microalgas es clave para reducir el costo del cultivo.

La recolección de macroalgas implica diferentes problemas. La recolección de algas marinas 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 criadas con cuerdas se pueden sacar y colgar para que se sequen. Los bosques de algas en mares poco profundos pueden ser segados por máquinas, quitando la parte superior de los lechos de algas marinas.

Una vez cosechadas, las algas deben drenarse de su agua y secarse. Una centrífuga puede hacer girar el agua, pero es relativamente costosa. Algunos sistemas combinan la cosecha y el procesamiento, esparciendo las algas en filtros de banda que dejan drenar el agua y luego eliminan más agua usando un medio capilar que extrae agua de la biomasa de las algas.

El siguiente paso es romper las paredes celulares de las algas para extraer el aceite de su interior. Las algas se pasan por una prensa de tornillo o pistón. También se pueden usar productos químicos, pulsos electromagnéticos o ultrasonido para descomponer las células. Cuando se ha drenado el aceite, la biomasa restante se comprime en una torta que se utilizará como suplemento para la alimentación animal o como fertilizante.

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

El rumor acerca de las algas es que es una fuente ideal de energía renovable y podría ser el último combustible verde. La investigación del gobierno de EE. UU. y compañías como Boeing, Chevron y Honeywell están desarrollando formas de hacer que el cultivo de algas sea una base económicamente viable para una nueva generación de energía [fuente: Chemeurope.com ]. Parte de la atracción es la variedad de combustibles en los que se pueden convertir las algas.

Las algas en realidad prosperan en el 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 alimento para animales o biomasa para convertirlos en energía. Las algas acumulan naturalmente metales pesados ​​para su eliminación o reciclaje.

Debido a que el dióxido de carbono, el gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático, es el alimento favorito de las algas, las plantas se pueden utilizar para la captura de carbono . Convierten el gas en compuestos orgánicos de carbono a un ritmo mucho más rápido que las plantas terrestres. Una libra (453,6 gramos) de algas consume 2 libras (907,2 gramos) de dióxido de carbono [fuente: Edwards ]. Alimente el gas residual de una planta de energía que quema carbón en una masa de algas, y literalmente se lo comen. El gas residual puede almacenarse para su eliminación permanente de la atmósfera o convertirse en combustible para reducir el uso de combustibles fósiles.

Las algas continúan desempeñando un papel como alimento y suplementos humanos. Las personas comen algas marinas en ensaladas y sushi y toman suplementos elaborados con la microalga espirulina. Las algas proporcionan proteínas completas, ácidos grasos omega-3 y vitaminas. Carragen se extrae de algas rojas conocidas como musgo irlandés y se utiliza como espesante.

Las algas también se utilizan como alimento para el ganado y para animales marinos como camarones y mariscos. La biomasa que queda después de procesar las algas a veces se puede aplicar como fertilizante orgánico a los campos de cultivo. 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 muchos frentes. Dado su inmenso valor, no hay duda de que esta simple "hierba" jugará un papel cada vez mayor en el futuro de nuestra sociedad y economía.

Crudo Verde

Si te parece extraño imaginar que tu auto funciona con algas, piénsalo de nuevo. La materia prima que convertimos hoy en gasolina se formó durante millones de años a partir de la proliferación de algas que se asentaron en el fondo del mar y se cubrieron con sedimentos. El calor y la compresión transformaron las diminutas plantas en petróleo crudo. Los promotores del combustible a base de algas se refieren a él como "crudo verde" [fuente: Jha ].

Antes de investigar este artículo, honestamente no sabía que las algas y las algas marinas eran formas diferentes de la misma pequeña planta verde. Estoy sorprendido por el potencial de las algas en tantas direcciones: alimento, energía, control de la contaminación. Los proyectos piloto parecen estar apareciendo en todas partes, desde experimentos con algas marinas en Long Island Sound hasta esfuerzos de biodiesel en West Virginia y un proyecto de absorción de carbono en Oregón. Tengo la impresión de que es muy posible que estemos al borde de una revolución de las algas.

Artículos relacionados

Fuentes