Producción de microalgas: Oportunidad y riesgo empresarial Héctor Mendoza Guzmán Jefe del Departamento Biotecnología Instituto Tecnológico
Instituto Tecnológico ALGAS: Difícil definición El término de algas es un simple genérico en el que se integran aquellos organismos fotosintéticos que desarrollan la totalidad o parte de su ciclo biológico en el medio acuático
Instituto Tecnológico ALGAS: Difícil definición El término de algas es un simple genérico en el que se integran aquellos organismos fotosintéticos que desarrollan la totalidad o parte de su ciclo biológico en el medio acuático
Instituto Tecnológico ALGAS = problemas
Instituto Tecnológico ALGAS = problemas
Instituto Tecnológico ALGAS = Superorganismos En relación a los vegetales son organismos de una gran simplicidad estructural y de un ciclo biológico de baja complejidad. Organismos de alta producción potencial No demandan suelo fértil Bajo consumo de agua Alta Biodiversidad. Se han descrito unas 5. especies, se estima la existencia de una 2. (organismos de un alto potencial prospectivo y de un espectro de producción ámplio) Superalimento: Tienen un elevado potencial de producción que puede llegar en algunas especies a ser de entre unas 2 o 4 veces más elevado que la de algunos cereales de uso alimentario Su composición nutricional es óptima con contenidos en proteínas superiores en algunas especies al doble de la concentración detectable en productos como la soja (llegan a tener concentraciones 1 veces superior a la del arroz en algunas especies) Biomasa de uso energético Con sólo el 3% de la superficie de cultivos de cereales de EEUU se podría cubrir el 1% de la demanda de carburantes de automoción de Norte América (Yusuf Chisti, 27) Reservorio de sustancias bioactivas Cultivos ideales en biodepuración y biorremediación
Instituto Tecnológico ALGAS, Sin embargo.. -Sólo se han sometido a trabajos de screening o biprospectiva no más de un 1% de las especies conocidas. - Aunque alrededor de 15 nuevos compuestos han sido descritos o aislados a partir de las algas y que constituyen el grupo de organismos más representado en los océanos estas no llegan a suponer más del 35% de los organismos marinos diana de nuevas investigaciones de bioprospectiva (difíciles de caracterizar, difíciles de cultivar, barreras para el desarrollo de trabajos de screening masivo como las escasa colecciones de germoplasma asociadas a este grupo de organismos, etc.) -No más de 1 especies se cultivan a media-gran escala (dificultades intrínsecas de producción masiva) -Sólo 4 están registradas en el Codex alimentario (dificultades comerciales de penetración en los mercados masivos) - Aún siendo una de las mayores producciones acuícolas, su destino comercial se concentra esencialmente en la producción de ficocoloides (1 millón de toneladas húmedas/año). La demanda mundial de biomasa de algas para consumo alternativo (médicoalimentario) no supera las 1. Tm/año. Se estima que la superficie global dedicada al cultivo de microalgas (como referente de la infraexplotación de estos organismos) no es superior al las 2 ha (sólo en Canarias existen 14. ha dedicadas al cultivo del tomate) - La mayor parte de los cultivos de microalgas se desarrollan en tierra en los llamados fotobiorreactores (sistemas de cultivo cerrados de alta producción) o en tanques abiertos (de bajo coste pero de baja productividad). Las experiencias de cultivo oceánico (mayoritarias en el caso de las macroalgas) son marginales en el caso de las microalgas o no van más allá de cuestionados experimentos de fertilización oceánica para el incremento de la producción primaria. La puesta en producción de los océanos marcaría una revolución productiva real.
Instituto Tecnológico ALGAS y biocombustibles, la gran oportunidad Las algas el cultivo energético por excelencia: No requieren de agua potable No requieren de suelo fértil No es biomasa de uso alimentario Es una biomasa de alta procesabilidad con una baja generación de residuos Elevados contenidos en carbono, tanto en lípidos como en glúcidos (productividad potencial 3 veces superior a la estimada para la soja o el maíz, con producciones estimadas sobre los 14 L/ha/año
Euros / Barrel (Europe Brent price) Instituto Tecnológico ALGAS y biocombustibles, la gran oportunidad 7 6 5 4 3 2 1 1998 23 28 213 Years
Euros / Barrel (Europe Brent price) Nº of patents of Photobiorreactor Instituto Tecnológico ALGAS y biocombustibles, la gran oportunidad 7 8 6 7 5 6 4 3 2 1 5 4 3 2 1 1998 23 28 213 Years
Euros/kg biomasa seca Instituto Tecnológico ALGAS y biocombustibles, la gran oportunidad 16 14 12 1 8 6 4 2 Coste Biomasa Preció biocombustible
Instituto Tecnológico ALGAS y biocombustibles, la gran oportunidad No tan fácil: Indefinición de la especies y cepas en producción Fragilidad de los monocultivos en sistema masivos (fotobiorreatores vs sistemas abiertos Baja eficiencia fotosintética (especies adaptadas a bajas irradiaciones, con una alta eficiencia en baja y limitada en alta) Limitación geográfica Elevados costes de inversión Inadaptabilidad de la biomasa para fines energéticos
Relación Coste/producto g/m 3 /día (peso seco) Coste (Euros/m 3 ) Instituto Tecnológico ALGAS y biocombustibles, la gran oportunidad 25 6 2 5 15 4 1 3 2 5 1 Fotobiorreactor Raceway Fotobiorreactor Raceway 25 2 15 1 5 Fotobiorreactor Raceway
Instituto Tecnológico ALGAS y biocombustibles, la gran oportunidad
Superficie de producción en España en m2 Instituto Tecnológico ALGAS y biocombustibles, la gran oportunidad 6 5 4 3 2 1 28 212 Se ha producido un incremento de la capacidad de producción potencial de microalgas de alrededor del 78% sólo en España, pasando de unas 18 Tm/año hasta unas 1 Tm/año
Instituto Tecnológico ALGAS: Hay una oportunidad Pigmentos (carotenoides) Acuicultura Alimentaria Aceites PUFA Coste medio biomasa 5 1 15 2 25 3 35 /kg biomasa (peso seco) Pigmentos Aceites PUFA Alimentaria Acuicultura Limitado nº de especies Dificultades de cultivo Cultivo en sistemas cerrados Procesado de la biomasa Limitado nº de especies Dificultades de cultivo Bajos rendimientos Altos estándares de calidad Mercado muy competitivo Legislación restrictiva y cotradictoria Indefinición de procesado y formatos Altos estándares de calidad Subordinación a un sector de alta inestabilidad La producción de microalgas es una actividad de riesgo, de una fuerte base tecnológica (intensiva en tecnología), que opera en un mercado por definir, pero que en estos tiempos encuentra su punto clave de arranque y una oportunidad para un posicionamiento estratégico
Kg /m 2 /año (peso seco) Instituto Tecnológico POR QUÉ LAS MICROALGAS? Actividad del sector primario (agrícola/acuícola), es plenamente complementaria con los sectores tradicionales Gran transversalidad productiva y de uso No demanda suelo fértil Bajo consumo de agua 16 14 12 1 Bajo impacto ambiental 8 Es una actividad en plena expansión (aumenta la demanda). Número de competidores limitado Es una actividad intensiva en tecnología Canarias es un lugar ideal para su desarrollo 6 4 2 Tomate Microalgas Gran potencial de producción / gran potencial de generación de valor (alto valor añadido)
Kg /m 2 /año (peso seco) Instituto Tecnológico POR QUÉ LAS MICROALGAS? Actividad del sector primario (agrícola/acuícola), es plenamente complementaria con los sectores tradicionales 6 Gran transversalidad productiva y de uso 5 No demanda suelo fértil 4 Bajo consumo de agua Bajo impacto ambiental 3 Es una actividad en plena expansión (aumenta la demanda). Número de competidores limitado 2 1 Es una actividad intensiva en tecnología Canarias es un lugar ideal para su desarrollo Tomate Microalgas Gran potencial de producción / gran potencial de generación de valor (alto valor añadido)
Renta (Euros/peso seco) Instituto Tecnológico POR QUÉ LAS MICROALGAS? Actividad del sector primario (agrícola/acuícola), es plenamente complementaria con los sectores tradicionales 25 Gran transversalidad productiva y de uso 2 No demanda suelo fértil Bajo consumo de agua 15 Bajo impacto ambiental Es una actividad en plena expansión (aumenta la demanda). Número de competidores limitado 1 5 Es una actividad intensiva en tecnología Canarias es un lugar ideal para su desarrollo Tomate Microalgas Gran potencial de producción / gran potencial de generación de valor (alto valor añadido)
Renta (Euros/peso seco/m 2 /año) Instituto Tecnológico POR QUÉ LAS MICROALGAS? Actividad del sector primario (agrícola/acuícola), es plenamente complementaria con los sectores tradicionales Gran transversalidad productiva y de uso No demanda suelo fértil 14 12 1 Bajo consumo de agua 8 Bajo impacto ambiental 6 Es una actividad en plena expansión (aumenta la demanda). Número de competidores limitado 4 2 Es una actividad intensiva en tecnología Canarias es un lugar ideal para su desarrollo Tomate Microalgas Gran potencial de producción / gran potencial de generación de valor (alto valor añadido)
Hectarias de cultivos Instituto Tecnológico Mercado >1. Toneladas/año Unas 2 hectáreas de cultivo mundial Destino primario: nutracépticos y alimentos funcionales 2 15 CANARIAS 1 5 MUNDIAL Tomate Microalgas Sólo en España está en proyecto unas 5 hectáreas de cultivo (un 25% de la superficie mundial operativa de cultivos)
Explotación primara de los océanos INTERES ESTRATÉGICO GLOBAL DEL DESARROLLO DEL CULTIVO Y LA EXPLOTACIÓN DE LAS ALGAS: - Cambio Climático: Las algas y su cultivo masivo como biofiltro de los gases de efecto invernadero (nuevo sumidero productivo) - Fuente alternativa de biomasa para uso alimentario: mínimo impacto sobre un medio natural ya sobre explotado (bajo consumo de suelo de uso agrario y agua, puesta en producción de nuevos espacios) - Desarrollo de una acuicultura sostenible: cerrar el ciclo de explotación de la acuicultura vigente, incorporando los productores primarios como fuente esencial de biomasa (acuicultura de hervívoros). Las algas son la principal fuente natural primaria de ácidos grasos poli-insaturados de cadena larga (compuestos esenciales en la dieta) - Desarrollo de una industria medioambiental ligada a la biodepuración de aguas residuales -Fuente excepcional de nuevas sustancias bioactivas (es un grupo de organismos y un reservorio biológico aún por explorar) - Fuente alternativa de biomasa de uso energético (desarrollo sostenible de los combustibles de 2º generación, no depredan suelo fértil, agua ni compite con fuentes de biomasa de uso alimentario)
Instituto Tecnológico Propuesta de Transferencia Modelo de Transferencia Evaluación de viabilidad técnica. Ensayos de cultivo y procesado. Servicios de análisis. Apoyo al diseño de nuevos productos. Asesoría técnica. Nido tecnológico. Identificación de sustancias bioactivas (pipeline) Características de la empresa Sector primario. Industria alimentaria. Industria farmacéutica Industria energética/ambiental