2010-2012 Proyecto FEES

: Selección de cepas de microalgas para la producción de lípidos como fuente de combustibles y

otros productos derivados. 808-B-655 Ana Margarita Silva Benavides.

Escuela de Biología/Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología, UCR.

Universidad de Costa Rica (UCR) Instituto Tecnológico de CONARE CIMAR/ Escuela de Biología Escuela de Ingeniería Química Centro de Investigaciones en Biotecnología (CIB) de la Escuela de Biología.

Centro de Química Ambiental (CEQUIATEC) Escuela de Química Laboratorio de Nanotecnología LANOTEC

MOTIVACIÓN

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Buscar e implementar posibles fuentes de energías alternativas y otros productos: cultivo y producción de microalgas

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Objetivo principal

Contribuir a la implementación de procesos dirigidos al mejoramiento del cultivo y caracterización de microalgas con alto potencial de lípidos y otros productos.

CO 2 Agua : - ríos, lagos - salobre - mar Nutrientes PRODUCCIÒN DE BIOMASA MICROALGAL Estanque Energía solar Extracción de componentes específicos celulares. Cosecha Productos químicos - pigmentos (Carotenoides) - Ácidos grasos(PUFA) - Substancias bioactivas H 2 Energía - Biodiesel Biofertilizantes Alimento para animales Acuacultura Producción de oxígeno Tratamiento de aguas Consumo humano

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ACTIVIDADES REALIZADAS

Identificación de las microalgas y cianobacterias

Aislamiento

Crecimiento en el laboratorio

Análisis de protocolos de lípidos, proteínas y carbohidratos.

Ensayos de extracción de aceite, bioetanol.

Principales Resultados

Aphanocapsa hyalina

Xenococcus sp

Chlorococcum infusionum Leptolyngbya boryana

CULTIVOS UNIALGALES

CEPARIO

RESULTADOS SOBRE CRECIMIENTO, PRODUCTIVIDAD Y PRODUCCIÓN DE METABOLITOS EN EL LABORATORIO Y CULTIVOS AL EXTERNO.

Crecimiento de algas en dos sistemas de cultivo abierto: estanque y cascada.

Distribución proteínas, carbohidratos y lípidos

COMPOSICIÓN BIOQUÍMICA

60 50 40 30 20 10 0 Proteínas Llípidos Carboh Cenizas

Estanque (0.3 g/l) PBR (0.3 g/L) PBR (0.6 g/l) Composición bioquímica de la biomasa de Phaeodactylum tricornutum en un estanque (0.3

g/l) y en biorreactores I y II (0.3 y 0.6 g/l ) a temperatura de 20 °C.

50 40 30 20 10 0 Proteínas Lípidos Carbohi Cenizas

Estanque (0.6 g/l) PBR (1 g/l) PBR (1.4 g/l) Composición bioquímica de la biomasa de Phaeodactylum tricornutum en un estanque (0.6 g/l) y en biorreactores I y II (1.0 y 1.4 g/l ) a temperatura de 20 °C.

Laguna de oxidación; Liberia, Guanacaste APLICACIÓN DE LAS MICROALGAS EN EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

BIORREMEDIACIÓN

10 8 6 4 2 0 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 Tiempo (horas)

C. vulgaris C. vulgaris-P. isothrix P. isothrix

control 50%

Distribución de la concentración de fósforo (mgl -1 ) en los cultivos estudiados en el laboratorio en condiciones de agitación.

Concentración (mg l -1 ) y porcentaje de amonio (%) removido de los cultivos estudiados en el laboratorio.

Condiciones para el crecimiento de la biomasa en un cultivo son: 1) Un inóculo viable.

2) Fuente de energía (luz) 3) Condiciones físico-químicas (temperatura, pH, mezcla) 4) Nutrientes para proveer los elementos esenciales (macronutrientes, micronutrientes)

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OTROS RESULTADOS

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Remodelación y ampliación del laboratorio: cuarto de equipo, cuarto de crecimiento y cuarto para mantener los cultivos unialgales.

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Compra de equipo y material para el laboratorio.

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Capacitación de asistentes.

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Instalación y funcionamiento de dos sistemas de cultivo al externo: cascada y estanque.

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Valoración de protocolos para la determinación de proteínas, carbohidratos y lípidos.

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Operación de un fotobiorreactor cerrado.

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Determinación de etanol.

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Potencial cepas: biorremediación, sustancias bioactivas, fertilizantes, acuacultura, energía, remoción de dióxido carbono.

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Se ha organizado un curso regional: “Biotecnología del cultivo de microalgas, cianobacterias y sus aplicaciones en la energía limpia y protección ambiental.” Cimar/Esc. Biología-UCR.

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Convenios: UCR-Instituto de Estudios Ecosistemas, Italia.

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ITCR-MAG-INTA.

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Asesoramiento de 11 trabajos de graduación y 10 estudiantes como asistentes.

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14 charlas y conferencias.

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Estudiantes de cursos realizan prácticas en el laboratorio de Microalgas-CIMAR.

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Publicación de tres artículos científicos.

 (2012). Photoacclimation of P. tricornutum (Bacillariophycea) cultures grown outdoors in photobioreactors and open ponds. European J. of Phycology. 47(2): 169-181  (2012). Nitrogen and phosphorus removals by means of laboratory batch cultures of the microalga

Chlorella vulgaris

and the cyanobacterium

Planktothrix isothrix

grown as monoalgal and as co-cultures. Journal of Applied Phycology. 24 (2): 267-276.

 (2013) Productivity and biochemical composition of

Phaeodactylum tricornutum

(Bacillariophyceae).

Aceptado

: Biomasa and Bionergy. Ms Ref. No: JBB-D-12-00698 R3.

Dificultades

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-Mecánicos: fallas en el transporte del aire, dióxido de carbono. Fallas eléctricas.

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-Lentitud en la adquisición de equipo.

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-Inestabilidad de los asistentes.

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BENEFICIOS DEL PROYECTO

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El proyecto ha servido para sentar las bases en la selección de microalgas que pueden ser caracterizadas desde el punto de vista de la biomasa para la obtención de lípidos, carbohidratos y proteínas aptos para la producción de biodiesel, y otros productos derivados de valor alimenticio como proteína animal y acuacultura.

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“ Capital semilla” que ha promovido la compra y adquisición de equipo, material e infraestructura útil para implementar las bases para articular un laboratorio, donde se pueda realizar diferentes actividades en el campo de las microalgas desde el punto de vista de investigación básica, aplicada y docencia.

Agradecimientos

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CONARE

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Universidad de Costa Rica/ CIMAR/ Escuela de Biología/ Ing. Química./Vic. Investigación.

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Instituto Tecnológico de Costa Rica.

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Lab. de Nanotecnología.