Evaluación del enriquecimiento en lípidos de valor energético en microalgas

Resumen

Las microalgas han sido reconocidas en ios últimos años como una de las nuevas fuentes de energías renovables alternativas a los recursos fósiles. Las principales características que avalan a las microalgas para dicha funcionaiidad son su crecimiento rápido y controlado en medio de cultivo líquido, los requerimientos nutricionaies simples para su producción masiva, - C02 atmosférico, agua, luz y sales minerales - y un contenido de acilglicéridos aceptable para obtención de aceites. La producción masiva de aceites para biodiésel requiere, preferiblemente, de microalgas adaptadas a las condiciones ambientales y microbioiógicas propias del lugar de producción y del recurso acuoso utilizado. Esta Tesis Doctoral estudia la acumulación de lípidos de microalgas aisladas de distintos orígenes en la provincia de Hueiva, lugar adecuado para la producción masiva. Una de las microalgas se aisló de las aguas ácidas de la Faja Pirítica de Hueiva y crece a pH muy ácido (inferior a 3). Se aislaron también microalgas de aguas tratadas de la Refinería La Rábida de CEPSA. La microalga de ambiente ácido acumula lípidos antioxidantes, algunos de valor comercial como luteína y algunos ácidos grasos. En esta Tesis Doctoral se estudió la forma de estimular la acumulación ¡ntraceíular de dichas moléculas, a partir de condiciones de estrés nutricional y salino. Los resultados permitieron concluir que C. onubensis crece cuando se incuba en carencia de fósforo o azufre, manteniendo la captura activa de luz. Los resultados sugieren la posible disponibilidad de reservas de azufre en la microalga, que permiten su crecimiento. La carencia del medio de cultivo en nitrógeno, fósforo o azufre favorece temporalmente la acumulación de carotenoides y ácidos grasos, siendo el ácido linolénico (C18:3) el más abundante. Por vez primera en una microalga de ambiente ácido, se ha puesto de manifiesto el vínculo entre carencia de nutrientes y estrés oxidativo. Además, Coccomyxo muestra cierta halotolerancia. Una salinidad moderada, inferior a la del mar, favorece su crecimiento y la acumulación de luteína, p-caroteno y ácidos grasos, particularmente linoléico y linolénico, ambos esenciales en alimentación humana. En dichas condiciones, el aumento en actividades enzimáticas que utilizan glutatión y ascorbato permite relacionar la halotolerancia con el incremento de la respuesta antioxidante. También se aislaron e identificaron microalgas de aguas depuradas de la Refinería La Rábida de CEPSA, de crecimiento robusto y estable y con el máximo contenido posible en lípidos, particularmente acilglicéridos, titiles para la obtención de biodiésel. Se estudiaron condiciones para favorecer la acumulación intracelular de tales lípidos, en cultivos autótrofos y heterótrofos. En particular, se aisló una microalga de rápido crecimiento que se identificó como una nueva cepa del género Chlorella. La microalga acumuló, en forma de lípidos, máximos cercanos al 50 % de su peso seco. Los resultados obtenidos en condiciones limitantes para la fotosíntesis sugieren que la microalga podría utilizar reservas de carbono reducido para incrementar la acumulación de lípidos. En condiciones fotoautotróficas, la producción de FAMEs de la microalga Chlorella sp., se realiza de forma más eficiente si los cultivos se someten a incubación bajo irradiancias saturantes, obteniendo mayor productividad de lípidos que en carencia nutricional como consecuencia de la mayor productividad de biomasa. En las condiciones de máxima acumulación determinadas, la microalga Chlorella sp. objeto de estudio alcanza un contenido promedio de lípidos de un 40 %-45 %, de los cuales un máximo de aproximadamente 30 % son FAMEs. Además, se consiguió estimular la biosíntesis de luteína en la microalga mediante carencia nutricional y alta irradiancia ó en condiciones de heterotrofía con glicerol como fuente de carbono. Estas condiciones, especialmente la heterotrofía, abren una vía de estudio para la producción masiva de luteína a mayor escala. La producción de lípidos en Chlorella sp. resultó similar tanto en condiciones autotróficas como heterotróficas de crecimiento. En condiciones heterotróficas, la mayor producción de lípidos - hasta un 35 % del peso seco de la microalga- y de FAMEs - hasta un 60% del peso total de lípidos- se obtuvo utilizando glicerol como fuente de carbono en oscuridad. La alta productividad de biomasa y los menores costes de producción en heterotrofía sugieren que tales condiciones de cultivo serían de especial valor en la obtención de FAMEs (biodiésel) a partir de la Chlorella sp. estudiada