¿Pueden las microalgas acelerar el fin de nuestra dependencia del petróleo?

Mas microalgas han sido utilizadas por los chinos para medicinal y nutricional con fines medicinales y nutricionales desde hace miles de años, en la creencia de que pueden curar casi cualquier problema de salud. La idea de que las microalgas tienen poderes curativos extraordinarios no es tan descabellada como algunos podrían pensar. Aunque los antiguos chinos creían que las microalgas eran las responsables de los beneficios para la salud, ahora sabemos que en realidad fueron los compuestos bioquímicos producidos por estas criaturas microscópicas los que proporcionaron la “magia”.

Existen aproximadamente 100.000 especies de microalgas, cada una con sus propias propiedades. Esta diversidad permite que las microalgas florezcan en casi todos los entornos de la Tierra. Principalmente existen en hábitats acuáticos, como las aguas dulces o residuales, pero se han encontrado en suelos húmedos e incluso en bancos de nieve.

Las microalgas suelen describirse como verdes, y esto es cierto para especies como B. braunii y C. vulgaris. Pero hay otras especies, como C. officinalis, que es de color rojo, o F. spiralisque es de color marrón. Cada clasificación produce diferentes tipos o cantidades de compuestos bioquímicos, lo que hace que algunos sean más útiles para ciertas aplicaciones que otros.

En las últimas décadas investigación ha demostrado el enorme potencial de las microalgas, especialmente en la producción de biocombustible (combustible que se crea a partir de material vegetal o residuos animales). Quería revisar esta investigación para proporcionar un marco que permita establecer las especies de microalgas más adecuadas para la producción de biocombustible a gran escala que, en última instancia, pueda rivalizar con los gigantes del petróleo y el gas y reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

La magia de las micoalgas

Las microalgas tienen una capacidad única para convertir la luz solar y el dióxido de carbono en una amplia gama de compuestos bioquímicos. A pesar de estar clasificadas como animales, metabolizan de la misma manera que las plantas, produciendo oxígeno para reponer lo que los humanos consumimos. Este ciclo actúa como un sistema de captura de carbono, mediante el cual el CO₂ dañino de la atmósfera se convierte en oxígeno útil. Las microalgas también producen una amplia gama de otros compuestos que se encuentran en el interior de las células, y que son los que hacen que las microalgas sean tan buenas para combatir los efectos del calentamiento global.

En general, los productos de las microalgas pueden agruparse en tres clases: proteínas, carbohidratos y lípidos (grasas). Pero investigación ha descubierto que existen otros compuestos bioquímicos de gran valor que tienen importantes aplicaciones en una amplia gama de industrias diferentes. Por ejemplo, las microalgas producen compuestos conocidos como carotenoides, más conocidos como tintes o pigmentos. Estos compuestos son los responsables de dar al salmón su color rosa, ya que los alimentos que consumen contienen altas cantidades de carotenoides.

Al extraer repetidamente los compuestos de alto valor del mismo cultivo de microalgas, se pueden eliminar los problemas de alto coste de producción, lo que da lugar a un proceso sostenible y escalable para el futuro

Otra clase de compuestos de alto valor son ácidos grasos poliinsaturados (PUFA). Estos compuestos forman parte de la familia de los lípidos y desempeñan un papel fundamental en el suministro de energía a las células. Las microalgas han sido consideradas como una de las fuentes más ricas de estos compuestos, que ayudan a tratar la efectos de la diabetes y la artritis.

Pero, ¿cómo es posible que estos organismos produzcan un aceite que pueda utilizarse en los coches? La gasolina y el gasóleo que se utilizan actualmente proceden del petróleo crudo que se formó hace millones de años a partir de criaturas marinas muertas. Pero el biocombustible moderno se produce a partir de organismos vivos en tiempo real.

Cómo se produce el biocombustible

El biocombustible fabricado a partir de microalgas es actualmente una de las alternativas a los combustibles fósiles más prometedoras para sostener la demanda energética mundial. No es una tarea fácil, sobre todo por tener que competir con una industria muy rentable que lleva más de un siglo establecida. Pero a diferencia del petróleo, que no es renovable, el biocombustible es una fuente de combustible renovable y sostenible. Por desgracia, la economía del biocombustible no puede competir todavía con los combustibles fósiles tradicionales. Todo se reduce a la línea de fondo, y actualmente la tecnología de ampliación requerida aún no está aquí.

Las microalgas no producen directamente biocombustible, sino lípidos (grasas). Para producir biocombustible, estas grasas deben ser convertidas a través de un proceso conocido como transesterificación. El proceso implica la eliminación de la mayor cantidad de agua posible, lo que se conoce como deshidratación, pero esto requiere cantidades significativas de energía, lo que se traduce en altos costes de funcionamiento. En consecuencia,el proceso global resulta demasiado caro para competir con la industria del petróleo y el gas, a pesar de su impacto medioambiental positivo.

Dejando de lado la economía, el futuro del cultivo de microalgas y la extracción de lípidos es muy prometedor. El desarrollo de tecnologías híbridas acelerará el cambio global para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Entre ellas se encuentran las fábricas de células que utilizan oro nanopartículas – partículas subatómicas similares a los átomos que forman los bloques de construcción de la materia física- para aumentar las tasas de producción y aumentar la eficiencia.

Otra posible solución es un proceso conocido como “ordeño”. Los métodos tradicionales de cultivo de microalgas implican su destrucción una vez finalizado el periodo de cultivo, lo que limita todo el potencial que puede ofrecer cada célula. Al igual que el ordeño de una vaca, el proceso puede repetirse sin matar a la vaca, y lo mismo ocurre con las microalgas. Al extraer repetidamente compuestos de alto valor del mismo cultivo de microalgas, se pueden eliminar los problemas de los altos costes de producción, lo que da lugar a un proceso sostenible y escalable para el futuro.

Esto haría que el biocombustible fuera competitivo en costes con los actuales combustibles fósiles, ayudando a acelerar el cambio hacia fuentes de energía alternativas. Desgraciadamente, la perspectiva de una producción competitiva de biocombustibles tiene aún un largo camino por recorrer antes de poder rivalizar con los precios y las cantidades de los combustibles fósiles. Pero estas tecnologías en desarrollo tienen el potencial de acelerar la transición necesaria para ayudar al mundo a alcanzar sus objetivos de emisiones para 2050.

Callum Russell es doctor en ingeniería química por la Universidad del Oeste de Escocia. Este artículo apareció por primera vez en The Conversation.