Investigadores de la Universidad Estatal de Campinas (UNICAMP) en Brasil han cultivado microalgas en laboratorio bajo condiciones cuidadosamente controladas que luego utilizaron para la producción de biocombustibles y otros productos de valor comercial. La investigación, publicada en la revista Biomass Conversion and Biorefinery, se enfocó en la microalga Botryococcus terribilis y examinó su crecimiento y productividad en sistemas abiertos y cerrados.
Luisa Fernanda Ríos, segunda autora del artículo, explicó que además de utilizar los lípidos de las microalgas para la producción de biocombustibles, también es factible extraer de ellas proteínas y carbohidratos para usarlos como alimento. Además, dijo que de las microalgas también se pueden obtener valiosos compuestos como el betacaroteno y ficocianina, un pigmento azul natural utilizado en cosmética. Ríos también señaló que las microalgas pueden dar color al mar y a los ríos, que puede variar de azul, verde a marrón, dependiendo de las especies de microalgas presentes.
Todos los autores del artículo están asociados al Laboratorio de Optimización, Diseño y Control Avanzado (LOPCA) de la Facultad de Ingeniería Química (FEQ) de la UNICAMP. La investigación, que contó con el apoyo de la Fundación de Investigación de São Paulo (FAPESP), se centró en estudiar el crecimiento y la productividad de la microalga Botryococcus terribilis.
El estudio consistió en analizar el comportamiento de las microalgas tanto en sistemas abiertos como cerrados. Los sistemas cerrados, que pueden mantener un control estricto sobre las condiciones, involucran fotobiorreactores donde no hay intercambio de aire con el medio ambiente. Por otro lado, los sistemas abiertos, como los raceways, son estanques o canales artificiales poco profundos que permiten la circulación de microalgas, agua y nutrientes. En los sistemas abiertos, el aire se intercambia con el medio ambiente.
El artículo informa que los investigadores pudieron extraer y cuantificar proteínas, carbohidratos, lípidos, pigmentos y carbohidratos de B. terribilis. Fue la primera vez que se caracterizaron los hidrocarburos extraídos de B. terribilis. Los autores destacaron la importancia económica y ambiental de estudiar el cultivo de B. terribilis, que se ha abordado con poca frecuencia en la literatura.
“Las microalgas son los microorganismos más antiguos y son las responsables de producir hasta el 50% del oxígeno que respiramos”, explicó Luisa Fernanda Ríos. También señaló que las microalgas y los hongos desempeñaron un papel crucial en la creación de la materia orgánica que eventualmente evolucionó hasta convertirse en las plantas que conocemos hoy.
Así como las plantas, las microalgas crecen a través de la fotosíntesis, donde utilizan el dióxido de carbono atmosférico, el agua y la luz solar para generar energía y producir oxígeno como subproducto. Como resultado de este proceso, las microalgas producen metabolitos como proteínas, carbohidratos y lípidos, además de otras sustancias como carotenoides, clorofila y vitaminas en cantidades más pequeñas.
Las microalgas son organismos unicelulares que se reproducen a través de la mitosis, donde cada célula se divide en dos células hijas idénticas, lo que lleva a una multiplicación exponencial. Según Luisa Fernanda Ríos, las microalgas se cultivan en laboratorios para extraer y utilizar los biocompuestos presentes en sus células. Explicó además que es necesario matar las microalgas para extraer estos compuestos, pero esto no es una preocupación ya que crecen rápidamente y siempre son abundantes.
Los aceites derivados de B. terribilis tienen potencial para la producción de biocombustibles, ya que consisten en hidrocarburos de cadena larga y mayores cantidades de ácidos grasos saturados y monoinsaturados. El estudio realizado por los investigadores ayuda a abordar la brecha de información sobre el cultivo, la respuesta al estrés y la composición de las microalgas B. terribilis, lo que respalda las decisiones relacionadas con los parámetros de cultivo y las aplicaciones de biorrefinería.
En este contexto, el estrés se refiere a la falta de nutrientes esenciales para el crecimiento, como el nitrógeno o el fósforo. Según Luisa Fernanda Ríos, cuando las microalgas detectan la escasez de estos nutrientes, tienden a acumular lípidos como estrategia de supervivencia.
Los investigadores emplearon esta capacidad como técnica para aumentar la acumulación del metabolito deseado. Al privar a las microalgas de nutrientes esenciales, la tasa de crecimiento se ralentizó, provocando una disminución en la proporción de otros metabolitos como proteínas y carbohidratos. Ríos enfatizó la importancia de identificar el compuesto objetivo y lograr el equilibrio adecuado para el estudio.
