Biomasa y Bioenergía

La sociedad se centra cada vez más en la sostenibilidad y por tanto, sobre el reciclado de flujos de residuos, la producción sostenible y el uso eficiente de la energía. El cultivo de microalgas –que tienen alta eficiencia fotosintética, veloz tasa de crecimiento y mayor productividad en comparación con cultivos convencionales- puede hacer una importante contribución a la transición hacia una sociedad más sostenible. Las microalgas reciclan los nutrientes de efluentes de diferente naturaleza, que de este modo se mantienen disponibles en el ciclo de nutrientes, en lugar de ser desperdiciados y contaminar el agua. Pero además, su biomasa se transforma a la vez en una fuente de valiosos recursos energéticos (aceites, proteínas, pigmentos, etc.). Se propone en el presente el doble objetivo de depuración de efluentes generados en la planta cervecera, y a la vez, de producción de biomasa algal para obtener nuevos productos útiles para la propia planta y/o para su venta.

Lugar de residencia: Provincia de Salta
Nombre: Silvina
Nombre y apellido de tu compañero de idea-proyecto: Nancy González Leiva
Entregables II: Ver respuesta
Categoría y área temática a la que postula: Impacto Sustentable/Más valor
Cómo tu idea-proyecto responde a alguna de las áreas temáticas del concurso: Este proyecto en realidad responde a las dos temáticas incluidas dentro de la categoría de impacto sustentable: menos residuos (o más limpios) y más valor (reciclando nutrientes y reconvirtiéndolos en productos útiles). En efecto, por un lado, se busca minimizar la carga potencial de nutrientes de los efluentes líquidos de la planta, logrando una mayor depuración, a partir de su incorporación en la biomasa de microalgas. Por otro, se busca el aprovechamiento de dichos nutrientes, mediante su reciclado dentro de la biomasa mmicroalgal, y su transformación en productos de mayor valor agregado con fines energéticos u otros (aceites, proteínas, pigmentos, etc). Existen diferentes modos de aprovechamiento de la biomasa generada, que será estudiada en función de los volúmenes que puedan obtenerse, como así, de las posibilidades técnicas-económicas y demandas de la propia planta.
Descripción general de tu idea-proyecto: Objetivo: reciclar nutrientes desde efluentes generados en la planta cervecera mediante biomasa microalgal, para contribuir a la depuración de los mismos como así, obtener nuevos productos energéticos útiles. Cepa. Se trabajará con una cepa de Scenedesmus sp obtenida del Laboratorio de Microalgas de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco (UNPSJB), Argentina. Se viene cultivando desde el año 2013 en un medio estándar, evaluando su respuesta a la luz y temperatura, y crecimiento en efluentes cloacales. Actualmente se están repicando a una escala de 20 litros y logrando su aclimatación. Planta. Se plantea la construcción y operación de una planta piloto de cultivo de microalgas, que permitirá ajustar los parámetros de cultivo para maximizar la remoción de P y N y la producción de biomasa. Los datos de laboratorio con los que se cuenta, orientarán asimismo dichos ajustes. Para facilitar el escalado, se utilizará un proceso de cultivo de microalgas por módulos, en el que la unidad modular será la de la escala piloto. Una vez caracterizados los parámetros operativos y económicos de la unidad modular, el escalado se realizará fácilmente repitiendo el modelo, y brindando un desarrollo tecnológico aplicable para otros emprendimientos. Cultivo. Se utilizará el agua saliente de los tanques de macerado del grano y mezcla y/o de aquel sector del sistema que se considere adecuado para realizar el tratamiento con microalgas. Se optará por el sistema raceway ponds, que consiste en un canal de recirculación de lazo cerrado, poco profundo, por el que circula el medio de cultivo. El flujo se establecería mediante la acción de paletas rotatorias, guiado por tabiques. El fondo y paredes serían de color blanco favoreciendo la reflexión de rayos solares para mejorar las condiciones de iluminación. Tales sistemas han sido utilizados para realizar ensayos a escala laboratorio en el sur del país. Cosecha de biomasa y secado. Se realizará mediante un proceso de filtrado tangencial del cultivo, donde se obtiene un concentrado de microalgas y el agua separada se lleva a descarga final. Se utilizará una membrana cerámica con tamaño de poro del orden de los 0.2 µm. La biomasa concentrada se sometería, posteriormente, a un proceso de secado (evaluando la posibilidad de secado solar). Tasa de remoción de P y N: dependerá de la cantidad y tipo de nutrientes presentes en el efluente, como así de las demás condiciones ambientales a las que estarán sometidas las microalgas (irradiancia, temperatura, etc). Éste es un aspecto fundamental a evaluar en la planta piloto propuesta. El escalamiento dependerá del presupuesto final. Variables de monitoreo:composición media del efluente a lo largo del tiempo (física, química y bacteriológica); capacidad de depuración del efluente por la microalga; productividad de la especie (densidad óptica y concentración celular); respuesta del cultivo frente a distintas condiciones.
Innovación: Porque se trata de aprovechar recursos naturales con baja demanda de insumos (pueden crecer bajo condiciones de luz natural y tomar CO2 del aire), para generar soluciones viables y con impacto ambiental positivo (depuración de efluentes y generación de productos útiles). Las microalgas se consideran un cultivo de 3ra generación, superando la 1ra (alimenticios) y 2da (leñosos), que compiten por el uso de la tierra, agua y energía. Por tanto, es ventajoso ambiental, y técnica-económicamente.