Obtención de lípidos a partir de microalgas en fotobiorreactor, comparando la cinética de crecimiento, rica en aceites, con perspectivas para producir biodiesel en el altiplano boliviano

Abstract

Este estudio evalúa la cinética de crecimiento de microalgas en medios sintéticos como (f/2 Guillard) y naturales (gallinaza, estiércol de cerdo y agua residual). Asimismo, se analizan parámetros de pH y temperatura mediante sensores conectados a un sistema Arduino con control en Matlab. Finalmente, se extraen lípidos utilizando el método Soxhlet para determinar el rendimiento de cada medio de cultivo en la obtención de biomasa, considerando la alta irradiancia solar de la región, entre 5 y 6 kWh⁄(m^2 día), y las características específicas del Altiplano paceño. El control y monitoreo de los cultivos se realizó mediante un sistema basado en Arduino, que empleó sensores de precisión para medir el pH y la temperatura, conectados a un software en Matlab, el cual estuvo respaldado por alarmas configuradas para garantizar que los parámetros se mantuvieran dentro de un rango de 17 a 24 °C, con el pH ajustado entre 7.5 y 8.5, de acuerdo con las condiciones locales. La exactitud de estos sensores, con una variabilidad de ±0.01 en pH y ±0.1°C en temperatura, permitió mantener un control riguroso sobre las condiciones del cultivo, lo cual fue esencial para ajustar la cinética de crecimiento de las microalgas. En cuanto a los resultados, el estiércol de cerdo demostró la cinética de crecimiento en un volumen de 6 litros, alcanzando una biomasa máxima de 5.015 g y una densidad celular promedio de 6.2 × 10⁶ cel⁄mL. En comparación, el medio sintético Guillard f/2 produjo una biomasa de 4.210 g y una densidad celular promedio de 5.6 × 10⁶ cel⁄mL. El medio de gallinaza generó una biomasa de entre 3.084 g y 3.112 g, con una densidad celular promedio de 4.5 × 10⁶ cel⁄mL. El agua residual, a pesar de obtener con una biomasa alta de 3.416 g, terminó con una biomasa final de 3.387 g y una densidad celular promedio de 4.1 × 10⁶ cel⁄mL. Para la extracción de lípidos, se utilizó el método de Soxhlet con hexano. Los resultados indicaron que el estiércol de cerdo ofreció el mejor rendimiento en la extracción de lípidos, con un 36% . A continuación, el f/2 Guillard mostró un 28 % de rendimiento, seguido por el agua residual con un 26% y la gallinaza con un 22%. En conclusión, este estudio destaca la eficacia de los medios orgánicos, especialmente el estiércol de cerdo, en la producción de biomasa y la extracción de lípidos.