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Microalgas: Prometedora fuente para la producción de biodiesel

Obtención de biodiesel a partir de microalgas marinas y de agua fresca
by

Lina Marcela Reyes Solis

on 4 January 2013

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Transcript of Microalgas: Prometedora fuente para la producción de biodiesel

Presentado por
Lina Marcela Reyes Solis
Universidad del Valle Microalgas: Prometedora fuente
para la producción de biodiesel Hacia finales del siglo XIX, Rudolph Diesel inventó el primer motor de combustión que funcionaba a base de aceite de cacahuate, surgiendo la idea de producir combustibles a partir de aceites vegetales. Biodiesel ... Inicios del Biocombustible El biodiesel es el nombre aceptado para ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME-siglas en inglés) provenientes de aceites vegetales o grasas animales. [1] El biodiesel, un tipo de combustible originado por fuentes renovables, biodegradable, no tóxico y respetuoso con medio ambiente, éste ha sido considerado como uno de los mejores recursos de alternativas de combustibles fósiles. [2] Algas ... Dado que las algas son capaces de transformar energía solar en energía química, se encontró que pueden ser cultivadas a ciertas condiciones de estrés (temperatura, catalizadores, cultivación, tipo de agua, etc.) para que absorban más aceites, carbohidratos y proteínas del que ya poseen. Selección de especies
de microalgas para la
producción de biodiesel Las algas, en particular las microalgas son microorganismos fotosintéticos unicelulares que viven en ambientes de agua salada o dulce y convierten el dióxido de luz solar, agua y carbono en biomasa algal. Condiciones de cultivación ... Las microalgas utilizan energía proveniente de la luz y dióxido de carbono, con una eficiencia fotosintética más alta que las plantas para la producción de biomasa [5] Algunos ejemplos ... A. Converti et al. 2009: con la C. vulgaris observó que el crecimiento de esta microalga parecía estar afectada a temperaturas superiores a 30 °C, a 35 °C había disminuido un 17% en su tasa de crecimiento en comparación con 30 °C. Y un aumento adicional de la temperatura (38 °C) llevó a una interrupción brusca del crecimiento de la microalga, y después a la muerte de las células. [5] Algunos ejemplos ... Y.H. Chen et al. 2012: usando la C. protothecoides , se obtuvo que propiedades del biodiesel (valor de ácido, taponamiento del filtro del punto frío (CFPP- siglas en inglés), densidad, índice de yodo y viscosidad cinemática) obtenidas a una temperatura de 60 °C que producía esta microalga eran similares a las propiedades del combustible diesel proveniente del petróleo. [7] En vista de que el aceite vegetal puede ser convertido en biodiesel, y resaltando de que el biodiesel es una forma de energía solar. Una opción de aceite vegetal que se ha podido contemplar, es el aceite extraído de las algas. Además, se descubrió que el factor más influyente y que varía con la calidad y estabilidad para la producción del biocombustible, era la especie de alga usada, dependiendo de la especie, las condiciones de cultivo y la etapa de crecimiento, las microalgas se ha demostrado que producen diversos tipos de lípidos incluyendo triglicéridos, fosfolípidos, glicolípidos y lípidos betaína [3] Estas, se clasifican en cuatro clases principales: diatomeas, verdes, azul-verdes y las doradas. [4] Gracias por su atención ... Para esto, existen algunos tipos de reactores industriales para llevar a cabo el cultivo de las algas como son los estanques abiertos, fotobiorreactores o sistemas cerrados Dentro de los procesos que se llevan a cabo para la producción de biodiesel, hay factores inherentes como el tiempo, temperatura, catálisis, tipo de crecimiento, etc. J. Liu et al. 2011: en la determinación del tipo nutrición en la C. zofingiensis, lograron demostrar que las células de esta microalgas tanto la heterótrofa
como la autótrofa presentaban diferentes características de crecimiento,
lípidos y perfiles de ácidos grasos. Las células de las algas heterótrofas mostraron rendimientos mucho más altos de lípidos totales, lípidos neutros, triacilglicéridos (TAG) en comparación con los resultados de la autotrofa. [6] Las algas que se utilizan en la producción de biodiesel son generalmente microalgas unicelulares verdes acuáticas [4] tanto marinas como de agua fresca, como lo son la Chlorella protothecoides, Chlorella vulgaris, Chlorella zofingiensis y Nannochloropsis oculata. S.Y. Chiu et al. 2009: se estudió las células de microalga N. oculata de la fase logarítmica, estacionaria temprana y la fase estacionaria. El resultado mostró que la acumulación de lípidos en las células de microalgas se asoció con fases de crecimiento. La alta aireación de CO_2; (5-15%) puede ser un efecto perjudicial sobre el crecimiento de células de microalgas. [8] Métodos y procesos de extracción ... La producción de biodiesel a partir de algas es generalmente realiza por uno de tres métodos.

El primero es un protocolo de dos pasos en el que se extrae el aceite de algas con disolvente orgánico y después se convierte en biodiesel usando un catalizador, tal como un ácido, una base, o una enzima.

El segundo método produce directamente biodiesel a partir de la biomasa de algas utilizando un catalizador ácido a presión atmosférica y temperatura ambiente.

El tercer método es una etapa de conversión a biodiesel a alta presión y alta temperatura en ausencia de un catalizador. [9] Bibliografía ... Conclusiones ... Bibliografía ... Extracción ... Existen procesos para la extracción y/o la conversión de aceites de algas en biodiesel incluyendo extracción con disolvente orgánico, supercrítico de extracción de fluido, y la transesterificación directa [10] como lo son:
• Extracción clásica, usando éter de petróleo (ETP) como disolvente y un tiempo de extracción de 4 h;
• Extracción Soxhlet (un disolvente determinado que lava o extrae los compuestos mas solubles)
• El método de Folch que hace uso de amixture de cloroformo y metanol (2:1, v / v) durante 1,5 h;
• La metodología descrita por Krienitz y Wirth, que consiste en el método de Folch combinado para el uso de ultrasonidos y aumentar el tiempo de extracción de 1,5 h a 6,0 h;
• Extracción ultrasónica usando éter de petróleo como disolvente y la misma instrumentación que en el método anterior. [5] Algunos ejemplos ... P.D. Patil et al. 2011: uso la Nannochloropsis para la conversión directa (un solo paso) bajo condiciones supercríticas de metanol, donde se observó que este proceso podía ofrecer beneficios de tiempo de reacción más corto, simple purificación de los productos y la máxima conversión de los triglicéridos en sus correspondientes ésteres metílicos de ácidos grasos. [11] A. Converti et al. 2009 decidieron utilizar la combinación de ultrasonidos y método Folch para extraer la fracción de lípidos de la biomasa seca a diferentes temperaturas y concentraciones de nitrógeno durante el crecimiento de microalgas como N. oculata y C. vulgaris, la variación de estos parámetros influenciaron fuertemente el contenido en lípidos de las microalgas. [5] Las algas cultivadas usadas para la producción del biocombustible pueden tener una temperatura "ideal" de crecimiento 20 °C y 30 °C. [4] El tipo de nutrición mas viable para la producción de biodiesel, y con el que se obtuvieron mejores resultados fue el aceite de las células heterotróficas. [6] El alto contenido de CO_2; (5-15%) puede ser un efecto perjudicial sobre el crecimiento de células de microalgas. [8] Las propiedades y la estabilidad del biodiesel producido a partir de algas depende de la optima extensión de cadena de carbonos. [7] Una manera de optimizar el proceso de extracción, puede ser la combinación de dos procedimientos que individualmente se hayan obtenido buenos resultados. [5] [1] L.F. Razon, R.R. Tan, Net energy analysis of the production of biodiesel and biogas from the microalgae: Haematococcus pluvialis and Nannochloropsis, Applied Energy 88 (2011), 3507-3514.

[2] Y. Li, S. Lian, D. Tong, R. Song, W. Yang, Y. Fan, R. Qing, C. Hu, One-step production of biodiesel from Nannochloropsis sp. on solid base Mg–Zr catalyst, Applied Energy 88 (2011), 3313-3317.

[3] H.B. Bucy, M.E. Baumgardner, A.J. Marchese, Chemical and physical properties of algal methyl ester biodiesel containing varying levels of methyl eicosapentaenoate and methyl docosahexaenoate, Algal Research 1 (2012), 57-69.

[4] A. Demirbas, M.F. Demirbas, Importance of algae oil as a source of biodiesel, EC&M 52 (2011), 163-170.

[5] A. Converti, A.A. Casazza, E.Y. Ortiz, P. Perego, M. Del Borghi, Effect of temperature and nitrogen concentration on the growth and lipid content of Nannochloropsis oculata and Chlorella vulgaris for biodiesel production, CE&P 43 (2009), 1146-1151.

[6] J. Liu, J. Huang, Z. Sun, Y. Zhong, Y. Jiang, F. Chen, Differential lipid and fatty acid profiles of photoautotrophic and heterotrophic, Chlorella zofingiensis: Assessment of algal oils for biodiesel production, Bio. Techno 102 (2011), 106-110. [7] Y.H. Chen, B.Y. Huang, T.H. Chiang, T.C. Tang, Fuel properties of microalgae (Chlorella protothecoides) oil biodiesel and its blends with petroleum diesel, Fuel 94 (2012), 270-273.

[8] S.Y. Chiu, C.Y. Kao, M.T. Tsai, S.C. Ong, C.H. Chen, C.S. Lin, Lipid accumulation and CO2 utilization of Nannochloropsis oculata in response to CO2 aeration, Bio. Techno 100 (2009), 833-835.

[9] L. Chen, T. Liu, W. Zhang, X. Chen, J. Wang, Biodiesel production from algae oil high in free fatty acids by two-step catalytic conversion, Bio. Techno 111 (2012), 208-214.

[10] A. Sathish, R.C. Sims, Biodiesel from mixed culture algae via a wet lipid extraction procedure, Bio. Techno 118 (2012), 643-647.

[11] P.D. Patil, V.G. Gude, A. Mannarswamy, S. Deng, P. Cooke, S. Munson-McGee, I. Rhodes, P. Lammers, N. Nirmalakhandan, Optimization of direct conversion of wet algae to biodiesel under supercritical methanol conditions, Bio. Techno 102 (2011), 118-122.
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