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Mitigación del cambio climático y de la contaminación del agua poniendo a trabajar a las microalgas y plantas acuáticas

EUGENIA JUDITH OLGUÍN PALACIOS. INECOL. MÉXICO ES CIENCIA. EL SOL DE MÉXICO.

Los impactos del cambio climático sobre el planeta cada vez son más evidentes y con una gran trascendencia por su enorme devastación. Ejemplos más recientes que se han documentado ampliamente son: los incendios en Australia que devastaron una superficie de tres millones de hectáreas, equivalente a la superficie de Bélgica, las inundaciones en Venecia, así como los huracanes que azotaron el hemisferio norte en 2019, que fueron por cuarto año consecutivo superiores a la media y muy perjudiciales.

Dentro de este contexto, la obligación de los países que más emiten gases efecto invernadero (GEI) es implementar medidas efectivas y no paliativas para lograr una reducción significativa de los mismos. Como ejemplo, tenemos a la Unión Europea, que se ha comprometido a lograr una reducción de 40 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero en 2030 respecto al año 1990. También se responsabilizó a alcanzar una disminución de entre 80 y 95 por ciento en las emisiones de GEI para el año 2050 frente a 1990.

Por otro lado, la tendencia en la mayoría de los países desarrollados es implementar la estrategia de consumir menos combustibles fósiles y desarrollar fuentes alternas y limpias de energía. En este espacio, nos enfocaremos a tratar el tema de la producción de biocombustibles, tales como el biogás, biohidrógeno y bioetanol a partir de la llamada biomasa.

Las ventajas de los biocombustibles respecto a los combustibles fósiles, es que durante su combustión no se liberan GEI. Las biorrefinerías se clasifican de acuerdo al tipo de biomasa que procesan. Las de primera generación que utilizan caña de azúcar, como es el famoso caso de Brasil o que utilizan maíz como en Estados Unidos de Norteamérica, tienen dos desventajas principales: la materia prima compite por superficie arable para producción de alimentos y, en el caso de Brasil, se han perdido grandes áreas de selva para ser utilizadas con este propósito. Las biorrefinerías de segunda generación utilizan residuos lignocelulósicos y aún no están disponibles a nivel comercial.

En contraste, las biorrefinerías de tercera generación utilizan biomasa de microalgas y tienen tres ventajas: a) no compiten por superficie para producción de alimentos; b) secuestran de manera importante CO2 (potente gas invernadero), y c) en el caso de las que utilizan aguas residuales como fuente de nutrientes, se logran tres beneficios adicionales: 1) se ahorra agua para uso agrícola; 2) se tratan simultáneamente dichas aguas contaminadas, y 3) se ahorra el costo de las sales nutritivas que se utilizan como nutrientes en otros sistemas. [1]

En el Instituto de Ecología, A.C., que es un Centro Conacyt ubicado en la Ciudad de Xalapa, Veracruz, hemos generado un diseño original de una biorrefinería de tercera generación que trata aguas residuales y lo hemos implementado a nivel piloto gracias a un apoyo Conact-Sener que inició en el año 2011. En el primer módulo, opera una “Laguna de Fitofiltración” con plantas acuáticas conocidas como lechuga de agua (Pistia stratiotes) las cuales remueven contaminantes del agua del río Sordo. En el segundo módulo, la Pistia cosechada puede procesarse para generar biogás o biodrógeno. En el tercer módulo, se cultivan microalgas de distinto género bajo condiciones de estrés y utilizando efluentes de la digestión anaerobia de excretas porcinas o de vinazas (aguas residuales de las alcoholeras) como fuente de nutrientes. [2 y 3] En el caso de las microalgas que acumulan lípidos, éstos son extraídos y trans-esterificados para producir biodiesel. Por otro lado, si se fijan condiciones para que cierta especie de microalga acumule carbohidratos, éstos pueden ser extraídos, sacarificados y fermentados para producir bioetanol.

Con el objeto de aumentar la rentabilidad de la biorrefinería, es muy importante incorporar la obtención de productos de alto valor agregado. En la biorrefinería “Inecol”, hemos incorporado la producción de ficocianina (FC) a partir de Spirulina maxima. Este pigmento tiene un alto valor en el mercado de los alimentos o de los cosméticos. Ya se logró un alto rendimiento de FC con alta pureza. [4]

Finalmente, es importante mencionar que el Grupo de Biotecnología Ambiental del Inecol ha generado un diseño original de humedales flotantes (HF), combinando Cyperus papyrus con Pontederia sagittata. La eficiencia de dichos humedales para mejorar la calidad del agua en los lagos del Dique en Xalapa ha sido demostrada mediante un monitoreo de largo plazo. [5] El cambio observado en el Lago 1 es muy alentador, dado que desaparecieron las natas de microalgas en su superficie que se observaban antes de la instalación de los mismos, así como también aumentó el número de peces.

Referencias

[1] Olguín, E.J. 2012. Biotechnol. Adv. 30(5):1031–1046.

[2] Olguín, E.J., et al. 2015. New Biotechnol. 32(3):387-395.

[3] Olguín, E.J., et al. 2015. J. Appl Phycol. 27(5): 1813-1822.

[4] García-López DA, et al. 2020. Bioresour. Technol. 298; 122548.

[5] Olguín, E.J., et al. 2017. Sci. Total Environ. 584–585: 561-571.

Autora

La doctora Eugenia J. Olguín Palacios es investigadora titular “C” del Instituto de Ecología, (Inecol). Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI, Nivel III). Recientemente recibió el Premio Estatal de Ciencia y Tecnología en el área de Desarrollo Tecnológico e Innovación (noviembre de 2019). Presidenta Fundadora de la Sociedad Latinoamericana de Biotecnología Ambiental y Algal (SOLABIAA) y actual presidenta de la International Society of Environmental Biotechnology (ISEB).

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