BIOMASA MICROALGAL PARA LA OBTENCIÓN DE COMBUSTIBLE

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1 3 er Congreso de Energías Renovables y Biocombustibles COBER III BIOMASA MICROALGAL PARA LA OBTENCIÓN DE COMBUSTIBLE M.Sc. Carla Aguilar Samanamud BIOTECNOLOGÍA ACUÁTICA IMARPE Lima Perú Noviembre, 2009

2 CONTENIDO SELECCIÓN DE ESPECIES DE MICROALGAS CONDICIONES Y FLUJO DE CULTIVO OBTENCIÓN DE BIOMASA EXTRACCIÓN DE ACEITE Y OBTENCIÓN DE COMBUSTIBLE

3 SELECCIÓN N DE ESPECIES DE MICROALGAS

4 ROL DE LA FOTOSÍNTESIS CO 2 SOL O 2 ALGA Clorofila A CO 2 + H 2 O (CH 2 O) n + O 2 Producto AGUA H 2 O

5 Grupo algal Especies dulce acuicolas % Proteínas % Carbohidratos % Lípidos Clorofita Scenedesmus dimorphus Clorofita Scenedesmus sp TR Clorofita Chlamydomonas rheinhardii Clorofita Chlorella vulgaris Clorofita Chlorella sp MB Clorofita Spirogyra sp Euglenofita Euglena gracilis Crisofita Prymnesium parvum Clorofita Tetraselmis chui 45 Cianofita Porphyridium cruentum Cianofita Spirulina platenses Cianofita Spirulina maxima Clorofita Botryococcus braunii Especies marinas Eustigmatofita Nannochloropsis oculata Prasinofita Tetraselmis sp Prasinofita Tetraselmis suecica Haptofita Pavlova luteri Haptofita Isochrysis galbana Haptofita I. albana var. Tahitiana Diatomea Phaeodactylum trichornutum Diatomea Nitzschia sp 28.1 Diatomea Chaetoceros mulleri 39 Especies Salinas Clorofita Dunaliella bioculata Clorofita Dunaliella salina Especies estuarinas Eustigmatofita Nannochloropsis spp 50 COMPARACIÓN DE LAS PRINCIPALES MOLÉCULAS ALGALES Fuentes: NREL 1988, Becker, (1994); Tropical Fish-Italia: 2003, modificado al 2006; Biofuels Engineering Process Tech.,2008.

6 POTENCIALIDAD DEL RECURSO TOLERANCIA A RANGOS AMPLIOS DE TEMPERATURA Y SALINIDAD ADAPTABLE A RADIACIÓN LUMINICA DE MANERA CONSTANTE DOMINANTE FRENTE A OTROS COMPETIDORES RÁPIDO CRECIMIENTO CELULAR FLOTABILIDAD POSITIVA ALTA PRODUCTIVIDAD DE ACEITE BAJO CONDICIONES EXTREMAS

7 ESPECIES EVALUADAS CON FINES ENERGÉTICOS Pavloba lutheri Phaeodactylum trichornutum Chaetoceros gracilis Isochrysis galbana Nannochloris maculata Nannochloropsis oculata Nannochloropsis ssp

8 CONDICIONES Y FLUJO DE CULTIVO

9 BANCO DE GERMOPLASMA CONDICIONES FÍSICAS CULTIVO INICIAL INVERNADERO INSTRUMENTAL BIORREACTORES SALA DE PROCESOS

10 CONDICIONES QUÍMICAS NUTRIENTES: QUÍMICOS, ORGÁNICOS GASES: EMISIONES DE GASES TOXICOS Y AIRE SUSTRATO DE CULTIVO: MEDIO LÍQUIDO

11 CONDICIONES TÉCNICAST A) POZAS ABIERTAS Yaeyama, Japan Cyanotech, USA Aquacarotene, Australia PRODUCCIÓN DE BIOMASA kg/m 2 /día (82 tons ha/año) Máxima concentración de biomasa 1 kg/m 3 Seminario Internacional de Biocombustibles de Algas, Yusuf Chisti, Chile

12 B) BIORREACTORES Java, Tajikistan (Tredeci, 1999) Novagreen GmbH, Germany Vertigro Energy PRODUCTIVIDAD DE BIOMASA kg/m 3 /día (158 tons ha/año) Concentración de biomasa 4 kg/m 3 Seminario Internacional de Biocombustibles de Algas, Yusuf Chisti, Chile

13 PROYECTO IMARPE-EEP EEP-FINCyT CULTIVO MASIVO PRODUCTIVIDAD DE BIOMASA kg/m 3 /día Concentración de biomasa 300 gr/m 3

14 OBTENCIÓN N DE BIOMASA

15

16

17 FLUJO DE CULTIVO Radiación solar Biomasa Aire y CO 2 Biorreactores Biodiesel Cosecha Cultivo Inicial N P H 2 O Invernadero HO 2 Recuperado Fertilisantes Alimento animal Biopolímeros

18

19 MINIMA M,AXIMA PROMEDI O p3 p2 p1 p3 p2 p1 p3 p2 p1 AGOSTO 16:00 12:00 08:00 a.m. FECHA MINIMA MAX PROMEDI O p3 p2 p1 p3 p2 p1 p3 p2 p1 JULIO 16:00 12:00 08:00 a.m. FECHA FLUJO LUMÍNICO

20 VARIACIÓN TÉRMICA Temperatura 8:00 Temperatura 12:00 Temperatura 16:00 Temperatura ( C) junio julio agosto Período

21 Biomasa (gr/l) BH BS BIOMASA Semana de cosecha (Julio) HÚMEDA 900 & BH BS BIOMASA SECA Semana de cosecha (Agosto)

22 RAZONES PARA ELEGIR LA BIOMASA MICROALGAL 1. No compiten con alimentos ni con tierras para cultivos. 2. Son más productivas que cualquier cultivo terrestre (1ha de palma aceitera produce L/año de aceite, 1 ha de microalgas produciría de 5 a 20 veces más aceite para la producción de biodiésel). 3. Se alimentan principalmente de dióxido de carbono CARLOS HILDEBRANDO FONSECA ZÁRATEZ RATE, Medellín, 13 de noviembre de 2008, El colombiano

23 EXTRACCIÓN N DE ACEITE Y OBTENCIÓN N DE COBUSTIBLE

24 ESQUEMA DEL PROCESO DE EXTRACCIÓN REDUCCIÓN DE VOLUMEN SECADO PESADO ALAMACENAMIENTO 2 DA EXTRACCIÓN Prensa o ultrasonido SAPONIFICACIÓN LAVADO CONCENTRACIÓN DE LA MUESTRA 1 ERA EXTRACCIÓN Fuentes: Análisis Técnico sobre la prodicción de aceite a partir de algas, C. Aguilar, 2006 Seminario Internacional de Biocombustibles de Algas, C.Seguel, 2009

25 TRATAMIENTO PARA EL REFINADO Lípidos Neutros: TAGs Pretratamiento Aceite refinado Gomas LÍPIDOS TOTALES BIODIESEL

26 OBTENCIÓN N DE ACEITE Y SUS DERIVADOS CULTIVO ALGAL LICUEFACCIÓN REACCIONES MIXTAS EXTRACCIÓN CON CH 2 Cl FILTRACIÓN CH 2 Cl 2 SOLUBLE CH 2 Cl 2 INSOLUBLE LAVADO CON AGUA FILTRACIÓN EVAPORACIÓN SOLUBLE H 2 O GAS ACEITE FASE ACUOSA RESIDUO SECO

27 PROCESO DE TRANSESTERIFICACIÓN catalizador catalizador catalizador catalizador ACEITE ACEITE ALCOHOL ALCOHOL BIOCOMBUSTIBLE GLICEROL

28 CONCLUSIONES Biomasa algal alternativa en el campo energético Aceite algal requiere un determinado proceso Factores ambientales en la producción de biomasa Opciones en la producción de biomasa; pozas o biorreactores Alternativa de negocio y de equilibrio ambiental

29 BIOTECNOLOGÍA ACUÁTICA

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