ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE DIFERENTES PERFILES DE RADIACIÓN SOBRE EL CRECIMIENTO DE LA MICROALGA SCENEDESMUS QUADRICAUDA EN FOTOBIORREACTORES (FBR) ESCALA LABORATORIO, IRRADIADOS MEDIANTE PLACAS CONSTRUIDAS CON DIODOS EMISORES DE LUZ ROJOS Y AZULES

JORGE RODRIGO LEONARDI; NIIZAWA IGNACIO; EMERSON BURNA

Santa Fe

Simposio; 3º Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos; 2014

Los LEDs son un tipo de fuente artificial de iluminación utilizados en FBR de pequeña y mediana escala para el cultivo de microalgas. Estos dispositivos presentan ventajas frente a las fuentes convencionales (lámparas fluorescentes) como ser tamaño pequeño, emisión de longitudes de onda en regiones acotadas (menos de 30 nm), baja generación de calor, alta eficiencia de conversión fotoeléctrica y mayor tiempo de vida útil. Las aplicaciones tecnológicas de las microalgas son muy diversas, siendo convencionales la remoción de gases de emisión industrial (C02), producción de metano (CH4) y bio-hidrógeno, procesos de biorremediación in situ, como plataforma para la expresión de proteínas recombinantes, para alimentación animal por su calidad lipídica-proteica, etc. Además producen y almacenan una amplia variedad de compuestos bioactivos, algunos de ellos de alto valor comercial, como ser astaxantina, luteína, B-caroteno, ficocianina, etc. Los lípidos y aceites de las microalgas son extraídos y utilizados para la producción de biodiesel. El crecimiento de las microalgas se ve modificado por la cantidad y calidad de la luz siempre que no ocurra limitación o escasez de otros nutrientes básicos. El uso eficiente de la energía radiante es una de las principales preocupaciones en el diseño de un FBR. Existen estudios acerca de la eficiencia en la utilización de diferentes tipos y arreglos de LEDs sobre el crecimiento de microalgas, sin embargo estos trabajos suelen realizar grandes simplificaciones al sistema compuesto por la fuente de iluminación y el reactor. Una de las simplificaciones más habituales es la de considerar solamente la densidad de radiación recibida sobre la superficie de los cultivos y no su distribución en todo el interior del reactor. Por otro lado, el fenómeno de scattering producido por las microalgas en suspensión no suele considerarse, ni tampoco la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda (correspondientes a los picos de absorción de clorofilas), los cuales pueden generar distorsiones en el campo radiante (CER) en el interior del FBR, particularmente cuando se está en presencia de concentraciones celulares altas. La presencia de zonas más y menos iluminadas en el reactor implica que la disponibilidad de energía radiante en el cultivo no es homogénea, situación comúnmente conocida como estratificación de la luz en el cultivo. Las diferencias que se producen se presentan tanto en la cantidad de luz que alcanza cada posición, como su composición espectral. De esta manera el tipo de fuente de radiación, el modo de iluminación del cultivo, la geometría del reactor, la concentración de microalgas pueden llegar a generar perfiles de distribución de radiación muy diferentes en el interior del FBR a partir de una determinada densidad de fotones medida sobre la superficie del FBR. El algoritmo de simulación computacional desarrollado por miembros del grupo de investigación basado en la metodología de Monte Carlo es una herramienta que permite analizar el perfil del CER durante todo el lapso de cultivo, necesitando sólo conocer la biomasa microalgal y la concentración de clorofilas.