MARCO TEÓRICO

¿QUÉ SON LAS MICROALGAS?

Las microalgas se presentan como una fuente potencial de compuestos bioactivos para ser utilizado en la industria alimentaria generando alimentos funcionales. El desarrollo y búsqueda de alimentos funcionales, como método para mejorar y mantener la salud representa un campo de la investigación muy explorado en años recientes. Lípidos, proteínas, polisacáridos, compuestos fenólicos, carotenoides, entre otros bioproductos proveniente de microalgas pueden ser utilizados como fuente de ingredientes para la elaboración de productos funcionales. 1

Las microalgas, a través de la fotosíntesis, nos proporcionan el oxígeno que necesitamos para respirar. Son también el primer eslabón de la cadena trófica en el medio acuático. Les debemos por tanto la vida, pero además nos la van a mejorar. En efecto, debido a su composición rica en proteínas, carbohidratos y lípidos, son fuente de muchos productos beneficiosos para el hombre en diversos sectores, desde la nutrición humana y la animal hasta la agricultura, la acuicultura y la cosmética, entre otros. Asimismo, la comunidad científica internacional coincide en que, en un futuro no muy lejano, las microalgas generarán de manera competitiva energía limpia y biocombustibles de segunda generación, contribuyendo con económicos, por las siguientes razones: 2 ello al desarrollo sostenible en términos medioambientales y

A través de la fotosíntesis, son capaces de biofijar hasta 2Kg de CO₂ por Kg de biomasa producida Son un recurso inagotable, con muy elevada productividad Puede obtenerse una cosecha diaria de gran volumen (el 30% del total del cultivo) No necesitan terrenos agrícolas, por lo que no compiten con la alimentación humana Crecen en todo tipo de aguas, ya sean dulces, salobres o residuales

Figura 2. Microalgas - Fuente: AlgaEnergy

CLASIFICACIÓN DE LAS MICROALGAS

Las tres clases más importantes de microalgas en términos de abundancia son las diatomeas (Bacillariophyceae), las algas verdes (Chlorophyceae) y las algas doradas (Chrysophyceae). Todas estas microalgas son eucariotas distinguidas por la presencia de un núcleo y orgánulos separados para la fotosíntesis (cloroplastos) y la respiración (mitocondrias). En este informe, las cianobacterias (Cyanophyceae o algas verde-azuladas) también se denominan microalgas, la especie Spirulina (Arthrospira platensis y A. maxima). Las cianobacterias son parte de las eubacterias y son procariotas carentes de un núcleo con membrana. Hay miles de diferentes especies de microalgas y

1 Luis Guillermo R, Cristiano Ragagnin, Leila Q., Eduardo Lopes, “Microalgas: potencial para la producción de compuestos bioactivos nanoencapsulados”, 2015, p.1 2 AlgaEnergy, Extraído de: http://www.algaenergy.es/conocenos/que-son-las-microalgas UNIDAD DE VIGILANCIA TECNOLÓGICA E INTELIGENCIA COMPETITIVA

cianobacterias. Las diatomeas son la forma de vida dominante en el fitoplancton y probablemente representan el grupo más grande de productores de biomasa en la Tierra. Se estima que existen más de 100.000 especies. Las paredes celulares de las diatomeas contienen sílice polimerizada, y ellas acumulan aceites y crisolaminarina (un polisacárido de almacenamiento). 3

Existen de 80.000 a 100.000 especies diferentes de algas con características muy diversas; de las cuales pocas han sido investigadas. El tamaño de las algas varía desde micrometros de microalgas unicelulares hasta macroalgas de algas de decenas de metros. Los organismos considerados en este informe son microalgas que crecen en ambientes acuáticos. 4

A continuación mostramos un cuadro de las microalgas relevantes para las aplicaciones de alimentos / piensos: 5

Organismo Cyanobacteria

Chlorophyta

Rhodophyta Heterokon- tophyta

Haptophyta

Dinophyta Especie

Spirulina / Arthrospira sp. Synechococcus sp. Tetraselmis sp Chlamydomonas reinhardtii Haematococcus pluvialis Dunaliella sp. Chlorococcum sp. Scenedesmus Desmodesmus sp Chlorella sp Parietochloris incisa Porphyridium cruentum Navicula sp. Nitzschia dissipata Phaeodactylum tricornutum Thalassiosira pseudonana Odontella aurita Skeletonema sp. Monodus subterraneus Nannochloropsis sp. Isochrysis sp. Pavlova sp3 Crypthecodinium cohnii

Tabla 1. Clasificación de Especies de Microalgas por Organismos. Fuente: Elaboración propia basado en “Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe”

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

Sistemas abiertos

Los sistemas abiertos más comunes para la producción de microalgas son estanques. Estos estanques generalmente no tienen más de 30 cm de profundidad. La circulación del agua con nutrientes y microalgas se realiza mediante un brazo mecánico que se mueve en un movimiento circular en estanques circulares (estanques de pivote central), o más comúnmente mediante una rueda de paletas en los llamados

3 Christien Enzing, Matthias Ploeg, Maria Barbosa, Lolke Sijtsma, “Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe”,2014, p.9 4 Ídem, p.7 5 Ídem, p.50

estanques de conductos. CO2 o cultivo. 6 gases de escape o gases que contengan CO2 pueden pulverizarse en el

Sistemas cerrados

Existe una gran variedad de sistemas cerrados utilizados para la producción de algas. Estos sistemas cerrados evitan el contacto entre las algas encerradas y el medio ambiente. Para el muestreo y la recolección, se pueden tomar precauciones para limitar el contacto con el medio ambiente. Los sistemas tubulares de diferentes tamaños (colocados verticalmente u horizontalmente), mangas o bolsas de polietileno y paneles planos son los más utilizados, pero también hay nuevos diseños como biodomas e incluso bolsas flotantes en aguas oceánicas. Sin embargo, los accidentes o manipulación descuidada pueden romper la contención de estos sistemas. Los sistemas cerrados se denominan típicamente fotobiorreactores (PBR). Pueden colocarse al aire libre pero en algunos casos se colocan dentro de invernaderos para permitir condiciones más controladas a expensas de mayores costos de producción. 7

Figura 3. Sistemas de producción de algas en el Centro de Investigación AlgaePARC, Wageningen UR NL A. Sistema de estanque abierto. B. Sistema tubular horizontal. C. Sistema de panel plano (ProviAPT). D. Sistema tubular vertical. Fuente: Wageningen UR

Sistemas de producción interior

Para la producción de algas a pequeña escala, principalmente para fines de investigación, se utiliza una amplia gama de sistemas. Las algas se pueden cultivar en Erlenmeyers simples, en fermentadores (fotobiorreactores) y en los llamados reactores de panel plano, entre otras cosas. 8

En la siguiente figura se muestran algunos ejemplos:

6 Ídem, p.10 7 Christien Enzing, Matthias Ploeg, Maria Barbosa, Lolke Sijtsma, “Microalgae-based products for the food and feed sector: an outlook for Europe”,2014, p.12 8 Ídem, p.16