Microalgae based biorefinery: evaluation of oil extraction methods in terms of efficiency, costs, toxicity and energy in lab-scale

Biorefinería basada en microalgas: evaluación de métodos de extracción de aceite en términos de eficiencia, costos, toxicidad y energía a escala laboratorio

Distintas alternativas de extracción y transformación de metabolitos de biomasa de microalgas están siendo estudiadas para lograr el aprovechamiento total de este cultivo energético. La extracción del aceite de microalgas es una etapa clave en cadenas de producción de biodiesel a partir de ellas y su  eficiencia  afecta  significativamente  la  eficiencia  global  del  proceso. En  este  estudio  se  realiza  la comparación de cinco métodos de extracción de aceite de microalgas a escala laboratorio, tomando como  criterios  adicionales  a  la  eficiencia  de  extracción,  los  costos  de  ejecución  de  cada  método, requerimientos energéticos y toxicidad de los solventes utilizados, con el fin de definir la conveniencia de su incorporación en una topología de biorefnería a partir de microalgas. Los métodos analizados fueron extracción con solvente asistida con homogenización (SHE), extracción con reflujo continuo de solvente (CSE), extracción con hexano (HBE) y ciclohexano (CBE), y extracción de aceite utilizando la mezcla etanol-hexano (EHE). Se emplearon las microalgas de bioprospección nacional Nannochloropsis sp., Guinardia sp., Closterium sp., Amphiprora sp. y Navicula sp. Adicionalmente, se estudió la respuesta morfológica de las cepas mencionadas a los distintos métodos de extracción por medio de microscopía óptica. Los resultados muestran que aunque no hay un método que sobresalga en todos los parámetros evaluados, los métodos CSE, SHE y HBE se perflan como promisorios, mientras que el método HBE se muestra como el más conveniente para utilizar a escala laboratorio en términos generales y potencialmente escalable para su implementación en una biorefnería basada en microalgas.

Introducción

La progresiva sustitución del petróleo por los biocombustibles exigirá ciertos cambios en la producción actual de bienes y servicios. Por esta razón, la investigación sobre la sostenibilidad de la producción de biocombustibles a partir de recursos renovables está aumentando. Según Chisti Y , la producción de energía, bienes y servicios es necesaria, pero debe ser social, económica y ambientalmente sostenible. Las microalgas son una fuente de energía que ofrece cantidades considerables de combustible a partir de pequeñas superficies de cultivo y menores costes de producción, lo que contribuye además a mitigar el calentamiento global; su cultivo tolera altas concentraciones de CO₂ y disminuye la cantidad de óxidos de nitrógeno liberados a la atmósfera. La cadena de producción de biodiésel a partir de microalgas más convencional hasta el momento se compone de las etapas de cultivo, recolección de biomasa, secado, extracción de lípidos y transesterificación del aceite.