Investigadores de la Universidad de Huelva han participado en un estudio que confirma las propiedades purificadoras de las microalgas para que el biogás que se obtiene del tratamiento de residuos de la industria pueda utilizarse en vehículos y hogares. Hasta el momento, el gas que se consigue por este método puede usarse en la producción de energía, pero el alto contenido en dióxido de carbono impide su aplicación en otros ámbitos.
Investigadores del grupo Biotecnología de algas de la Universidad de Huelva y el departamento de Ingeniería Química de la Universidad de la Frontera de Chile han confirmado la posibilidad de obtener biometano a partir de la depuración por microalgas del gas procedente de la acción de microorganismos sobre residuos orgánicos. El biogás resultante cumple con las especificaciones necesarias para su uso doméstico y en vehículos.
La limpieza del biogás permite una mayor diversidad de aplicación, ya que cuando se obtiene directamente sobre los residuos orgánicos a través de la digestión anaerobia, es decir, sin presencia de oxígeno, no se puede utilizar como biometano en hogares o en automóviles por su alto contenido en dióxido de carbono (CO2). Por tanto, hay que establecer mecanismos que contribuyan a eliminarlo para que se pueda ampliar su empleo.
Tras los trabajos, los expertos han confirmado que el 90% del contenido de CO2 del biogás puede ser eliminado con cultivos de microalgas, consiguiendo una fuente energética apta para su uso comercial con fines domésticos.
Hasta el momento, los distintos sistemas de purificación con microalgas utilizados para conseguir biometano no habían considerado la influencia de los periodos naturales de luz y oscuridad en la eliminación de CO2, por lo que se desconocían las cantidades de dióxido de carbono que realmente se eliminaban en estos casos. Los expertos las han contabilizado a través de un proceso que tiene en cuenta estos períodos para que las microalgas cumplan su ciclo fotosintético de manera natural.
El estudio, publicado en la revista Renewable Energy explica el método utilizado para que estos microorganismos se nutran del dióxido de carbono y cómo así consiguen mejorar la calidad en el biogás, determinando además qué cantidades exactas de CO2 son eliminadas por estos microorganismos.
El grupo de investigación de la Universidad de Huelva dedica sus esfuerzos a la producción de microalgas y a su aplicación para la obtención de productos útiles para el ser humano.
“El objetivo de este estudio, liderado por el investigador David Jeison, de la Universidad de la Frontera, era ir más allá en los trabajos realizados en la producción de biogás y ampliar sus usos potenciales. En este sentido, se ha conseguido cuantificar, en laboratorios de la institución chilena, la capacidad de purificación del biogás por estos microorganismos fotosintéticos en condiciones similares a las reales de su cultivo en exterior, ampliando las posibilidades de utilización del biometano”, indica el investigador de la Universidad de Huelva Carlos Vílchez, coautor del artículo.
Un proceso a contracorriente
El biogás utilizado durante los ensayos proviene del obtenido por la acción de microorganismos anaerobios sobre los residuos de una planta cervecera. Sin embargo, para que un gas sea considerado biometano de uso doméstico o combustible tiene que contener entre el 2 y el 6% de dióxido de carbono (CO2) y menos del 1% de oxígeno. El gas que se logra llega a tener hasta el 32%, lo que hace inviable su aplicación directa en este terreno.
En los ensayos, los microorganismos fotosintéticos o microalgas se utilizan como sistema biológico para mejorar el biogás. Para ello los expertos han simulado los períodos de iluminación y oscuridad que sufren en condiciones reales para observar cómo sería su acción de eliminación de CO2 en un sistema de cultivo abierto.
Para la limpieza del gas han utilizado una técnica denominada columna de absorción. En ella, una corriente de biogás entra a una columna hueca y circula en contracorriente con las microalgas en medio líquido procedentes del cultivo abierto. El gas asciende como consecuencia de la diferencia de presión entre la entrada y la salida. El contacto entre las dos fases produce la transferencia del CO2 del gas al medio de cultivo líquido. De esta manera, ambos se ponen en contacto de forma que las algas utilizan el dióxido de carbono como nutriente. El proceso se desarrolla de manera continua las 24 horas del día replicando la luz natural durante la mitad del tiempo.
Con este procedimiento se reproduce el ciclo real en el que estos microorganismos realizan su labor fotosintética y así poder extrapolar potencialmente el método a nivel industrial. Con esto, han observado qué parte del CO2 se consume o se elimina tras poner en contacto el biogás y el cultivo.
La eficiencia de eliminación de CO2 del biogás es de aproximadamente un 90%. Sin embargo, los resultados revelan que solamente un quinto de la cantidad eliminada de CO2 es la que consumen las microalgas. El resto se libera a la atmósfera directamente desde el medio de cultivo de las microalgas.
Las investigaciones del equipo se encaminan ahora a conseguir aumentar la capacidad de asimilación del dióxido de carbono por las microalgas y disminuir, al mismo tiempo, el que es expulsado desde el reactor al exterior.
El trabajo forma parte del proyecto ‘Producción de biogás de microalgas como una manera eficiente para la acumulación de energía solar’, financiado por la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica del gobierno de Chile.
Referencia bibliográfica:
Leslie Meier, Patricio Barros, Álvaro Torres, Carlos Vílchez y David Jeison. "Photosynthetic biogas upgrading using microalgae: Effect of light/dark photoperiod". Renewable Energy.
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