Un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Campinas (UNICAMP) en Brasil ha cultivado microalgas en condiciones controladas en un laboratorio para utilizar sus metabolitos, especialmente los lípidos, con el objetivo principal de producir biocombustibles. El estudio se informa en un artículo publicado en la revista Biomass Conversion and Biorefinery.
“También es posible extraer proteínas y carbohidratos y utilizarlos como alimento, además de obtener productos que pueden ser utilizados en cosmética, como el betacaroteno y otros compuestos valiosos como la ficocianina, un pigmento azul natural”, afirma Luisa Fernanda Ríos, segunda autora del artículo. El color del mar y los ríos a menudo se debe en gran medida a la presencia de microalgas, que pueden ser azules, verdes o marrones, agrega.
Los aceites de B. terribilis son adecuados para la síntesis de biocombustibles, ya que están compuestos por hidrocarburos de cadena larga, así como por cantidades mayores de ácidos grasos saturados y monoinsaturados
Ríos y sus coautores están afiliados al Laboratorio de Optimización, Diseño y Control Avanzado (LOPCA) de la Facultad de Ingeniería Química (FEQ) de la UNICAMP. La primera autora es Bianca Ramos Estevam. El último autor es Leonardo Vasconcelos Fregolente. El otro coautor es Rubens Maciel Filho.
El estudio analizó el crecimiento y productividad de la microalga Botryococcus terribilis, comparando su comportamiento en sistemas cerrados y abiertos. Los sistemas cerrados, en los que no hay intercambio de aire con el medio ambiente y las condiciones pueden controlarse estrictamente, incluyen fotobiorreactores. Los sistemas abiertos incluyen raceways (canalizaciones): estanques o canales artificiales poco profundos donde circulan microalgas, agua y nutrientes, y el aire se intercambia con el medio ambiente.
Estudio de gran relevancia económica y ambiental
Según el artículo, se extrajeron y cuantificaron proteínas, carbohidratos, lípidos, pigmentos e hidrocarburos. Esta fue la primera vez que se caracterizaron hidrocarburos extraídos de B. terribilis. “Los estudios sobre el cultivo de B. terribilis tienen una gran relevancia económica y ambiental, pero son escasamente abordados en la literatura científica”, aseguran los autores.
“Las microalgas son los microorganismos más antiguos y producen hasta el 50% del oxígeno que respiramos”, indica Ríos. «Las microalgas y los hongos juntos crearon la materia orgánica que conocemos hoy como plantas«.
Al igual que las plantas, las microalgas crecen a través de la fotosíntesis, convirtiendo el dióxido de carbono atmosférico, el agua y la luz solar en energía y generando oxígeno como subproducto. Los metabolitos resultantes incluyen proteínas, carbohidratos y lípidos, así como carotenoides, clorofila y vitaminas en cantidades más pequeñas.
El petróleo también contiene en su composición microalgas depositadas en el lecho marino y en las profundidades subterráneas. “Imagínese las muchas cosas importantes que hay en las células de estos organismos”, comenta Ríos, quien tiene un doctorado en ingeniería química de la UNICAMP.
El estrés como estrategia
Las microalgas son unicelulares y se reproducen por mitosis: cada célula se divide en dos células hijas idénticas, lo que da como resultado una multiplicación exponencial. “Cultivamos microalgas en el laboratorio para aprovechar todos estos biocompuestos en sus células. Tenemos que matarlas para hacerlo, pero eso no es una preocupación porque crecen muy rápido y siempre son abundantes”, recuerda Ríos.
Los aceites de B. terribilis son adecuados para la síntesis de biocombustibles, ya que están compuestos por hidrocarburos de cadena larga, así como por cantidades mayores de ácidos grasos saturados y monoinsaturados. El estudio ayuda a llenar el vacío de información sobre el cultivo, el estrés y la composición de estas microalgas, apoyando las decisiones relacionadas con los parámetros de cultivo y las aplicaciones de biorrefinería para obtener biocombustibles.
El organismo acumula lípidos para sobrevivir
El estrés en este caso significa la falta de nutrientes clave para el crecimiento, como el fósforo o el nitrógeno. “Cuando el organismo detecta la falta de estos nutrientes, comienza a acumular lípidos para sobrevivir. Utilizamos esta capacidad como estrategia para crear una acumulación del metabolito de interés. En otras palabras, estresamos al organismo eliminando los nutrientes necesarios para el crecimiento. Al mismo tiempo, debido a que creció más lentamente, disminuyó la proporción de otros metabolitos como proteínas y carbohidratos. Es importante identificar el compuesto de interés y asegurarse de lograr el equilibrio adecuado para el estudio«, afirma Ríos.
El estrés aumentó la producción de lípidos e hidrocarburos en un 49% y un 29% respectivamente, pero las proteínas disminuyeron del 32% de la composición total al 26%. La proporción de carbohidratos (15% del total) y pigmentos (0,41%-0,86%) fue similar en crecimiento estresado y no estresado.
Fuente: Biomass Conversion and Biorefinery.
