Biorrefinerías sostenibles basadas en fitoplancton para la producción de pigmentos bioactivos y biogás

Abstract

El fitoplancton comprende organismos fotosintéticos muy primitivos [1] que se encuentran tanto en aguas marinas como dulces. Estos organismos microscópicos llevan a cabo la fotosíntesis oxigénica, siendo de gran importancia, ya que constituyen la base de la cadena alimentaria en la mayoría de los ecosistemas acuáticos, y, por otro lado, son los responsables de casi la mitad de la producción primaria neta del planeta [2]. Se pueden cultivar en sistemas abiertos, donde la biomasa está expuesta a las condiciones medioambientales o en sistema cerrados o fotobiorreactores, en los que se lleva a cabo el cultivo de forma más controlada, evitándose la contaminación y la influencia de las condiciones ambientales [3,4]. Para su crecimiento, necesitan condiciones moderadas de luz, salinidad, pH, CO2 y nutrientes [5], pudiendo desarrollarse en condiciones extremas de temperatura, salinidad, pH, concentración de metales pesados y exposición a la radiación ultravioleta [6]. El crecimiento del fitoplancton ocurre en general entre una y dos semanas y, en condiciones apropiadas de cultivo, es posible alcanzar entre una y dos divisiones celulares por día. El fitoplancton no compite con la industria alimentaria, se cultiva de forma más rápida que los cultivos tradicionales con elevados valores de producción, sin ocupar suelo agrícola y consumiendo menos cantidad de agua [6]. Además, al ser microorganismos autótrofos, fijan el CO2 durante su crecimiento contribuyendo a reducir la concentración de gases de efecto invernadero. Como ventaja adicional sobre los cultivos de plantas terrestres o las actividades forestales, que implican una fijación de CO2 atmosférico, en el caso de cultivos industriales de fitoplancton en fotobiorreactores, el CO2 puede ser inyectado directamente desde la fuente emisora, por ejemplo, las chimeneas de las centrales térmicas, por lo que este gas se fija antes de que llegue a producir efecto invernadero [7]. El fitoplancton habita la Tierra desde hace más de 2.8×109 años, y comprende más de 25.000 especies conocidas, pertenecientes a muchos grupos como las clorófitas, cianobacterias, diatomeas o dinoflagelados [8]. Este grupo de organismos desempeña un papel crucial en los ciclos de N, P y O. Algunas especies son unicelulares, otras forman cadenas multicelulares, mientras que otras forman agregados de tal forma que son visibles.