Efecto de la agitación y alimentación de CO2 sobre la cinética de crecimiento de un cultivo de microalgas en un fotobiorreactor

Abstract

El cultivo de microalgas es primordial para distintas actividades. Una de las principales es para acuicultura debido a que es el principal alimento para la producción de camarón en los estanques de cultivo de este crustáceo. A partir de la biomasa de microalgas se pueden obtener productos de interés como biodiesel o inclusive eliminar compuestos indeseados de otros procesos, como son aguas residuales y CO2. En este trabajo se aisló un cultivo de microalga de un acuario doméstico que fue capaz de adaptarse a las condiciones ambientales, para así poder implementar técnicas para el seguimiento de su cinética de crecimiento. La experimentación consistió en tres etapas: la primera fue el aislamiento de la microalga; la segunda en un escalamiento del cultivo de la microalga en volúmenes de trabajo de 0.5, 1.0 y 5.0 L con burbujeo de aire; la tercera consistió en variar las condiciones Físico-Químicas de operación del biorreactor utilizando un biorreactor con volumen de trabajo de 5.0 L operado con burbujeo de una mezcla de aire-CO2 (95% de aire y 5% CO2) y utilizando un biorreactor con un volumen de trabajo de 3.0 L con agitación mecánica a 240 rpm y alimentado con una mezcla de aire-CO2 (95% de aire y 5% CO2) a temperatura de 23°C. El crecimiento del cultivo se monitoreo a diferentes tiempos del crecimiento y se midió por medio de la densidad óptica a 560 nm y por peso seco. Se calcularon los parámetros cinéticos de crecimiento como la velocidad específica de crecimiento (µ) y tiempo de doblado. Las cinéticas de crecimiento fueron modeladas utilizando las ecuaciones del modelo logístico de crecimiento y el modelo exponencial. El modelo que mejor ajustó los datos experimentales del crecimiento de la microalga fue el modelo logístico de crecimiento en todos los niveles de escalamiento del cultivo de la microalga, obteniéndose coeficientes de determinación superiores a 0.95. La modelación de los datos experimentales utilizando tanto los modelos logísticos como exponencial mostraron diferencias notables en los parámetros de crecimiento al aplicar solo alimentación de aire en comparación de la alimentación de la mezcla de Aire 95%-CO2 5%. Sin embargo se obtuvieron datos muy similares en los parámetros cinéticos de crecimiento al utilizar solo alimentación de mezcla de gases con burbujeo y además al aplicar agitación mecánica, este efecto se pudo observar en las corridas experimentales 3 y 4; corrida 3 (5.0L, con alimentación con mezcla de Aire 95%-CO2 5% con burbujeo) y corrida 4(3.0L, con agitación mecánica 240 rpm y mezcla de Aire 95%-CO2 5% con burbujeo), por lo que el aplicar agitación mecánica no contribuyó en mejorar los parámetros cinéticos de crecimiento. Pero al aplicar agitación mecánica al cultivo con la mezcla de gases el tiempo de crecimiento se redujo en 48 h.