Biocombustibles

Es decir; la posibilidad de encontrar cepas de producción de biocombustibles que tengan altas tasas de crecimiento, los rendimientos altos de lípidos y una capacidad de crecer a densidades relativamente altas, mientras que idealmente tener buenas características de protección de los cultivos y la aptitud para la cosecha es baja.
Haciendo más eficiente el crecimiento y recolección de algas
Hay grandes desafíos para los ingenieros al diseñar fotobiorreactores (PBRs)
Los PBR tienen pueden mantener más fácilmente cultivos axénicos y pueden mantener ambientes de crecimiento más controlado, lo que puede conducir a una mayor productividad.
Sin embargo, estos sistemas son cuestionados por sus eficiencias en el intercambio de gases y en el enfriamiento suplementario

Beneficios de los biocombustibles de microalgas
Las microalgas son un grupo diverso de organismos unicelulares que tienen el potencial de ofrecer una variedad de soluciones para nuestros requerimientos de combustible.
Crecen en ambientes acuáticos, desde agua dulce hasta soluciones salinas.
Utilizan el CO2 de manera eficiente, y son responsables de más del 40% de la fijación global de carbono.
Las algas pueden producir biomasa muy rápidamente, algunas especies se duplican en solo 6h.
Se ha identificado que algunos botryococcus spp tienen hasta el 50% de su masa seca almacenada en forma de hidrocarburos cadena larga.
La realidad económica actual de los combustibles líquidos
Sin embargo, los costos estimados de un barril de combustible basado en algas utilizando la tecnología actual es de US $ 300-2600
En comparación con $ 40-80 (2009) para el petróleo
Figura 2: Se espera que se requiera una combinación de factores para que los combustibles de algas (línea roja) se conviertan en competitivos con el petróleo (línea verde: suministro limitado de petróleo, lo que resulta en un aumento de los costos, línea azul: el escenario normal)

Estas mejoras requerirán años de investigación y cubrirán (A) la bioprospección de especies productoras de alto contenido de insumos y de bajos requerimientos de insumos; (B) ingeniería para mejorar el crecimiento, la recolección y el reciclaje de nutrientes; (C) mejora de la cepa adicional mediante crianza, selección y mutagénesis aleatoria; Y (D) bioingeniería para mejorar los rasgos de los combustibles, producir coproductos y protección de cultivos. Las estimaciones dadas en esta figura son para fines ilustrativos basados en nuestras mejores conjeturas. Creemos que la bioprospección tiene un alto potencial para identificar una especie sólida de biocombustible en los próximos años, pero la mejora posterior de esa especie, así como la solución de los desafíos de la ingeniería para mejorar la eficiencia de los costos, no se producirá tan rápidamente
Los biocombustibles
Los biocombustibles comienzan con plantas terrestres y culminan con etanol


En menor grado, los aceites de plantas terrestres por ejemplo, la soja y la palma - se utilizan para producir Biodiesel Estas estrategias son funcionales a pequeña escala; Sin embargo, como su uso aumentado, es evidente que no son sostenibles







Actualmente los biocombustibles que se usan son los que se extraen de plantas terrestre, el etanol, que puede provenir desde almidón o desde la caña de azúcar.

Los que se usan en menor medida son los aceites extraídos de plantas, usados para la producción de biodisel.

Estas soluciones a pequeña escala son funcionales, sin embargo se ha probado que no son sostenibles.

Aquí se discutirá el potencial de una estrategia alternativa emergente: Producción de microalgas; estableciendo microalgas como una plataforma ambientalmente y económicamente viable para la producción de combustible.

Figura 1: Fuentes globales de petróleo previas y previstas
(A) El uso mundial de combustibles líquidos en 2006 fue predominantemente (96,3%) de petróleo convencional, siendo poco menos del 1% biocombustibles. B) En 2030, la Agencia Internacional de la Energía estima que el 29% de los combustibles líquidos provendrán de las actuales fuentes convencionales de petróleo, el 57% provendrá de fuentes convencionales de petróleo no explotadas o no identificadas y el 6% serán biocombustibles [4]. La gran área gris de fuentes no desarrolladas o no identificadas proporciona una amplia y posible necesaria para las fuentes no convencionales.


Los combustibles fósiles se utilizan para la generación de energía eléctrica, así como los combustibles líquidos, desde la producción de plásticos y fertilizantes hasta para proveer de la energía necesaria para la electricidad, la calefacción y el transporte


Aun las Tecnologías para complementar o reemplazar los combustibles fósiles líquidos están en desarrollo


Pero podrían expandirse significativamente si no se accede a los campos de petróleo no desarrollados o si no se identifican nuevos campos importantes

Los biocombustibles a partir de algas puede ser una alternativa viable a los combustibles fósiles; sin embargo esta tecnología debe de superar varios obstáculos antes de que pueda competir en el mercado de combustibles y ser desplegado.

Uso del suelo
En 2008, sólo los Estados Unidos requerían 19.497.950 barriles de petróleo por día.
Para que las algas cubran este numero se debe dedicar una superficie de producción, de 30 millones de acres para satisfacer la demanda de petróleo de Estados Unidos

Desafío de nutrientes
Las algas requieren nutrientes, luz, agua y una fuente de carbono, la mayoría de las veces CO2, para crecer.

Los nutrientes principales requeridos por la mayoría de las algas incluyen fósforo, nitrógeno, hierro y azufre.

A menudo, el requerimiento de nutrientes necesarios para el crecimiento de algas se ignora, ya que las algas son muy buenas para obtener estos nutrientes cuando están presentes en un entorno que las beneficia.


Una de las técnicas más prometedoras para el reciclaje de nutrientes en los estanques de algas es utilizar la digestión anaeróbica.

Este proceso bacteriano produce gas metano, mientras que mantiene la mayoría de los nutrientes en una suspensión bacteriana que se utiliza para el fertilizante de algas.

El gas metano puede ayudar a proveer energía para operar granjas de algas, y la digestión anaeróbica impedirá la producción de algunos tipos de proteínas de mayor valor en las algas.

Por lo tanto, debe alcanzarse un equilibrio entre la digestión anaerobia eficiente y los co-productos de alto valor, como se muestra en la Figura 3.


La mejora de la economía a través de la producción de co-productos naturales

La extracción y venta de co-productos naturales o sintéticos junto con el aceite de algas podría impactar positivamente la economía de los biocombustibles a base de algas.
El residuo del post-procesamiento de la extracción de aceite de algas se compone principalmente de proteínas e hidratos de carbono.
El uso convencional de estos subproductos podría incluir la digestión anaerobia para generar gas metano.
 La biomasa de algas es también una fuente esencial de nutrientes para los peces, moluscos y camarones en la industria de la acuicultura.

Los géneros de algas más usados son Tetraselmis , Nannochloropsis , Isochrysis , Pavlova , Navivcula, Nitzschia, Chaetoceros, Skeletonema, Phaeodactylum y Thalassiosira.
Dada su naturaleza diversa, las microalgas pueden producir una amplia variedad de nutrientes y metabolitos secundarios que son beneficiosas para el hombre o los animales. Estos co-productos incluyen carotenoides y ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (AGPICL). 
Estudio molecular
de los biocombustibles de algas

Las estrategias que examinan clases enteras de las moléculas de un organismo o tipo de célula han tenido un auge dentro de las ciencias biológicas, describen genomas, proteomas, transcriptomes, lipidomes y otros.

 Los rasgos principales de interés son las tasas de crecimiento, la densidad de crecimiento, acumulación de lípidos, resistencia a los depredadores y aptitud para la cosecha. 
Figura 4. Los efectos aditivos de mejoras en el costo de algas
El modelo, con una cepa de partida, tiene un precio de equilibrio de US $ 21,33 y consiste en siete grandes factores:
1) los costos anuales de mantenimiento; 2) los costos de cosecha; 3) la profundidad del estanque; 4) contenido en lípidos; 5) la tasa de crecimiento; 6) densidad máxima de crecimiento; 7) co-productos comercializables producidos por las algas.

Competencia con el petróleo
Con las estimaciones de los biocombustibles basados en algas oscilan entre US $ 300-2600 por barril.

La Figura 4 ilustra estimaciones de los impactos relativos de las mejoras tecnológicas en la viabilidad económica de los biocombustibles de algas. Lo más probable es que el punto de venta inicial de los combustibles de algas sea aproximadamente dos veces más alto que el del petróleo, pero los costos ambientales serán sustancialmente más bajos que nuestra estrategia actual de depender de los combustibles fósiles.

Este es un modelo de cómo esperamos que la utilización de nutrientes ocurra mientras el campo madura. Las algas serán cosechadas y el aceite extraído, la biomasa restante (carbohidratos / proteínas) será reciclado para los nutrientes a través de digestión anaeróbica o medios similares, produciendo gas metano y una suspensión rica en nutrientes, que luego se puede volver a introducir en la Alga.
En lugar de fertilizantes producidos exógenamente, o utilizados para co-productos de alto valor, que van desde enzimas industriales, nutracéuticos o alimentos para animales. Algunos de estos nutrientes se pueden reciclar a través de las aguas residuales, mientras que otros se perderán debido al agua de lluvia.
Figura 3. Para maximizar la sostenibilidad de los biocombustibles de algas, los nutrientes deben ser reciclados.
Biocombustibles a partir de algas: sus desafíos y potenciales
Castro León Juan David
Hernández Vera María José
Rodríguez Pérez Ana Deysi
Sánchez Monroy Karla Mariana


La mejora de las moléculas de combustible

Las algas se pueden aprovechar para producir un gran número de moléculas que se pueden utilizar para los combustibles. 
La tendencia actual es el uso de los ácidos grasos que se producen de forma natural en algas, ya que muchas especies producen estos lípidos en un porcentaje sustancial de su masa total.
En la mayoría de las especies de algas se acumulan ácidos grasos con un rango de longitud de 16-20 átomos de carbono.
Aunque la composición de ácidos grasos de diferentes especies de algas es distinto, una vez extraída, su perfil químico no es diferente por lo que las enzimas implicadas en la producción de petróleo pueden ser capaces de ser manipuladas, lo que aumenta la producción de aceite de estas especies, y el aceite resultante se puede usar después de ser transesterificado como diesel o someterse a carbono de craqueo para producir biogasolina o biojet combustibles
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
Editar el estilo de texto del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
21/11/2016

Nº
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
Editar el estilo de texto del patrón
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Haga clic para editar el estilo de subtítulo del patrón
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón

Editar el estilo de texto del patrón
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
21/11/2016

Nº
Haga clic para modificar el estilo de título del patrón
Editar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
21/11/2016

Nº