Economía y costes

Hoy dentro de nuestra sección de Patentes Verdes os dejamos una nueva invención del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), relacionada con las energías renovables: Fotobiorreactor para el cultivo en continuo de microalgas y sistema modular que comprende dichos fotobiorreactores.

La invención se puede incluir en el campo de la acuicultura, en particular en el campo del cultivo de microalgas. El objeto de la invención se centra en un fotobiorreactor para el cultivo en continuo de microalgas, así como en un sistema modular que comprende dichos fotobiorreactores.

En los últimos años, se han hecho avances en el diseño conceptual de fotobiorreactores para el cultivo de microalgas, en general se considera que para llevar a cabo la producción masiva de microalgas es imprescindible seleccionar adecuadamente el diseño de reactor que se va a utilizar. Para ello se deben tener en cuenta una serie de parámetros función del microorganismo que se va a emplear, como condiciones óptimas de crecimiento y resistencia a variaciones ambientales, así como parámetros económicos, tales como valor del producto obtenido, capital inmovilizado necesario, costos de operación estimados, etc.

Las áreas de trabajo en este campo implican:

- Caracterización fluidodinámica y de transferencia de materia y energía.

- Cuantificación de los fenómenos de estrés a que se ven sometidas las células.

- Determinación de la disponibilidad de luz por las células individuales.

- Determinación y control de las variables de operación (pH, temperatura, CO2, O2 etc.)

- Productividad del sistema.

Estas áreas están interrelacionadas, así la caracterización fluidodinámica y transferencia de materia y energía influye y a la vez estará determinada por el estrés producido en las células o sus necesidades en cuanto a temperatura y también sobre las variables de operación a controlar como nivel y remoción de oxígeno, CO2 y control de pH, etc. Todo ello influye en la productividad del sistema. En general, en un mismo fotobiorreactor es posible establecer diferentes condiciones de mezclado para manipular el régimen de iluminación y así la tasa de fotosíntesis. Los sistemas basados en la aireación del cultivo con aire comprimido (airlift), se emplean comúnmente por su sencillez y porque pueden diseñarse para inducir un esfuerzo de corte pequeño que no cause daño mecánico a las células.

El problema técnico que se plantea trata de la necesidad de producción de microalgas con una relación producto/coste optimizada mediante el diseño de fotobiorreactores que permitan alcanzar alta productividad media sin forzar el cultivo, a unos costes moderados y con un grado de automatización y control elevado, de tal manera que se posibilite la optimización de una curva de crecimiento en unas condiciones, si bien no enteramente axénicas, al menos acotadas y fiables, además de escalabilidad.

Descripción de la invención

La invención resuelve el problema técnico planteado por medio de un fotobiorreactor modular para el cultivo en continuo de microalgas cuyo funcionamiento está basado en la conjunción de una columna de burbujeo y de un sistema de riego localizado. Por una parte, la columna se burbujeo se asimila en la invención a una planta receptora de medio de cultivo (riego y abonado) de un sistema de riego localizado y, por otra parte, por medio de la invención se adapta un sistema de riego por goteo a un cultivo acuícola, obteniéndose en un sistema de riego por inundación controlada dentro de una cámara de cultivo, dado que l microalga objeto del cultivo vive sumergida. Un posterior drenaje se identifica con la cosecha o recolección.

La invención resuelve el problema técnico de obtener cultivos de microalgas en un fotobiorreactor con productividad moderadamente alta y alta escalabilidad y sin necesidad de elevadas inversiones, debido a su facilidad de implantación a su bajo coste y su versatilidad, así como a su capacidad para reutilizar materias primas alternativas, en ocasiones obtenidas de la propia explotación, como son las cenizas de poda o salmueras de desaladora. Adicionalmente, el empleo del fotobiorreactor de la invención posibilita una rentabilidad elevada que permite alcanzar una relación producto/coste optimizada debido a que dicho biorreactor no ejercita elevados esfuerzos cortantes sobre las células del cultivo, requiere bajo mantenimiento y posee alto grado de automatización, permitiendo además una densidad de cultivo (litros/m2) igual o mayor que el sistema de estanques con una superficie de iluminación tres veces mayor.

Se aplica preferentemente a sistemas cerrados, puesto que permiten un mejor control de las condiciones de operación. Dentro de los sistemas cerrados, son aún más preferidos los de tipo de fotobiorreractor con forma de columna de burbujeo, de mezcla continua y de tipo modular, lo que permite el escalado por medio agrupación modular de fotobiorreactores.

Como se ha comentado anteriormente, la invención trata de un sistema modular de fotobiorreactores cerrados para el cultivo de microalgas en un medio de cultivo continuo. Los biorreactores se conectan entre sí en serie o en paralelo según módulos que, a su vez, se pueden agrupar en sectores, etc. de forma que cada unidad superior de agrupación a partir de un simple fotobiorreactor está controlada por un programador.

El circuito de aireación permite suministrar CO2 en el interior de la cámara de cultivo y retirar a su vez O2 de dicha cámara de cultivo. Dicho circuito de aireación comprende un compresor y un filtro, a través de los cuales el aire exterior se impulsa hacia el fondo de la cámara de cultivo y posteriormente hacia el exterior en forma de burbujas, con un caudal regulable en intensidad y en tamaño de burbujas, por medio del compresor y de unos difusores. La regulación del circuito de aireación es independiente del control establecido por el programador.

FUENTE | OEPM