Balance de carbono de la producción de microalgas como estrategia para la captura de CO2 de gases de escape

RODRIGUEZ, PAULA DANIELA; PIASTRELLINI, R; CIVIT, B; ARENA, AP

Rosario

Encuentro; VII Encuentro Argentino de Ciclo de Vida y VI Encuentro de la Red Argentina de Huella Hídrica; 2018

Universidad Nacional de Rosario-Facultad de Ciencias Agrarias, INTA, RACV, RAHH

La preocupación por el cambio climático ha motivado la puesta en marcha de esfuerzos mundiales para reducir la concentración de dióxido de carbono (CO2) atmosférico (Leung et al., 2014). Existen diferentes opciones orientadas a la mitigación del cambio climático, agrupadas en dos categorías: captura y secuestro de carbono, y captura y utilización de carbono (CCS y CCU, por sus siglas en inglés, respectivamente). El propósito de estas estrategias es capturar emisiones de CO2 de diversas fuentes y evitar su liberación hacia la atmósfera. La diferencia entre ambos grupos radica en el destino final del carbono capturado: en CCS el carbono es transferido a un sitio apropiado para su almacenamiento, mientras que en CCU el carbono es convertido en diferentes productos (Cuéllar-Franca y Azapagic, 2015). Entre las estrategias de CCU se encuentra el cultivo de microalgas. Estas integran un grupo diverso de microorganismos fotosintéticos capaces de crecer rápidamente en diferentes hábitats (Barsanti y Gualtieri, 2018). Las microalgas pueden utilizarse para la producción de alimentos para consumo humano y animal, productos químicos y combustibles (García-cubero et al., 2018). Pueden ser cultivadas en sistemas abiertos (piletas) o cerrados (fotobiorreactores (FBR)), con adición de CO2 proveniente de gases de escape (por ej.: gases de combustión) (Van Den Hende et al., 2012). Sin embargo, antes de aplicar estas estrategias, es necesario evaluar los impactos ambientales en el ciclo de vida para asegurar resultados ambientales positivos (Cuéllar-Franca y Azapagic, 2015). Por esta razón, el presente trabajo tiene como objetivo realizar un balance de carbono de un sistema de producción de biomasa de microalgas en FBR, utilizado como estrategia para capturar CO2 a partir de gases de escape. Se siguieron los lineamientos de las normas ISO 14040 y 14044. La unidad funcional escogida fue 1 kg de CO2 utilizado para el cultivo de las microalgas. Los procesos abarcados dentro de los límites del sistema fueron el cultivo de microalgas en FBR, la cosecha y el secado de la biomasa, y la producción y transporte de los insumos (enfoque de la cuna a la puerta). Estos procesos fueron modelados a partir de la publicación de Acién et al. (2012), que documenta detalladamente la producción de biomasa de la microalga Scenedesmus almeriensis en FBR tubulares. Se consideró que la biomasa seca producida (harina de microalgas) es un co-producto del sistema y puede ser utilizada como sustituto de la harina de pescado para alimentación de peces (Vizcaíno et al., 2014). Por ello, la asignación de cargas ambientales se realizó mediante el enfoque de sustitución. Se evaluó el efecto de la variación de la productividad en biomasa y de la matriz eléctrica utilizada. A tal efecto, se plantearon seis escenarios con variaciones de productividad (mínima, promedio y máxima) y de matrices eléctricas (con alto y bajo aporte de combustibles fósiles). Las emisiones de gases de efecto invernadero, contabilizadas como kg CO2eq, se calcularon con el método IPCC 2013 con horizonte temporal de 100 años, con ayuda del software SimaPro v8.0.5.13®. Se utilizaron las bases de datos Ecoinvent v3.1 y LCA Food DK. Los resultados hallados (Tabla 1) muestran que sólo existe captura neta de CO2 en los escenarios de productividad media y máxima, cuando se provee al sistema de energía eléctrica producida con bajo aporte de combustibles fósiles. Por el contrario, cuando la energía eléctrica proviene de matrices con alto aporte de combustibles fósiles y cuando la productividad es mínima, las emisiones de CO2eq superan a la capacidad del sistema para capturarlas. La mayor parte de las emisiones proviene del uso de electricidad, puesto que los procesos involucrados son altamente dependientes de esta forma de energía. La productividad en biomasa es una variable ligada a la especie de microalga, al sistema de cultivo y sus parámetros de operación y a las condiciones climáticas del lugar. Por otra parte, la matriz eléctrica es sitio-dependiente. En consecuencia, la capacidad de un sistema de producción de microalgas para capturar CO2 debe ser evaluada en consideración del contexto y de parámetros específicos de producción y no puede plantearse como una solución global para la mitigación del cambio climático. Este trabajo constituye un primer avance en la evaluación de sistemas de producción de microalgas como estrategias para la mitigación del cambio climático y demuestra que esta opción puede ser viable en contextos específicos, donde la matriz eléctrica tenga alto aporte de fuentes de energía limpia y donde puedan alcanzarse altas productividades en biomasa.