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PERSPECTIVAS DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BIODIESEL DE
TERCERA GENERACIÓN
Eduardo Luis Sánchez Tuirán
Docente de Tiempo completo. Universidad de San Buenaventura Seccional Cartagena.
Calle Real de Ternera No. 30-966, Cartagena, Colombia. E-mail: esanchez@usbctg.edu.co
Recibido 25 de Enero de 2012
Aceptado 21 de Febrero de 2012
RESUMEN
La investigación sobre nuevas fuentes de energía no convencionales en Colombia se ha
desarrollado mediante el establecimiento de políticas gubernamentales para el
fortalecimiento de la industrial de bioetanol y del biodiesel. Tradicionalmente, el biodiesel es
obtenido a través de la transesterificación de diferentes aceites vegetales con un alcohol. Para
lograr implementar el proceso de producción este biocombustible a escala industrial y que sea
competitiva con el diesel de petróleo, es necesario encontrar materias primas que posean
mayores rendimientos de producción de aceite que los cultivos de oleaginosas usados
actualmente. Recientemente se viene estudiando en diferentes países el cultivo de microalgas
como una opción de gran potencial para producción de combustibles líquidos para el
transporte, ya que mediante su uso se reducen las emisiones de gases de efecto invernadero y
tiene mayores índices de productividad por hectárea. En este artículo se presenta una
descripción del proceso productivo del biodiesel a partir de microalgas y sus posibilidades de
desarrollo en Colombia.
Palabras clave: Biodiesel, microalga, transesterificación, metanol, etanol.
PERSPECTIVES OF THIRD GENERATION BIODIESEL PRODUCTION PROCESS
ABSTRACT
Abstract: In Colombia, research about new bioenergy resources is developing due to
government policies which support bioethanol and biodiesel industry. Traditionally,
biodiesel is obtained through transestherification process from vegetal oils and ethanol or
methanol. In order to have a more profitable product compare to diesel, and the industrial
scale implementation for this biofuels, is necessary to find raw materials with higher oil
yields compare to oleaginous which are currently used. Recently, in several countries
microalgaes are been studied as potential raw material for liquid biofuels due to their use
decrease greenhouse emissions and have higher productivity per hectare. This paper
describes biodiesel production process from microalgae and its development in Colombia.

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Keywords: Biodiesel, microalgae, transestherification, metanol, ethanol
1. INTRODUCCIÓN
Durante décadas, los combustibles fósiles han constituido la principal fuente de energía a
nivel mundial. Sin embargo, en años recientes combinación de aspectos tecnológicos,
políticos, ambientales y de salud, han incentivado la aplicación de nuevas fuentes de
energía, orientando la investigación hacia el aprovechamiento de recursos biomásicos
disponibles que permitan diversificar las fuentes de biocombustibles para ser aprovechadas
en forma sostenible y así alcanzar el uso racional y eficiente de energía.
En Colombia, la producción de biocombustibles se ha desarrollado debido a una serie de
incentivos legales mediante la implementación de leyes que establecen el uso de bioetanol
y biodiesel en mezclas con los combustibles fósiles como una estrategia para frenar la
dependencia hacia el petróleo y aprovechar los beneficios ambientales que el uso de estos
combustibles ofrece. Sin embargo, debido a la gran variedad de fuentes de obtención de
biocombustibles, es necesaria la adecuada selección de materias primas para aprovechar
mejor la capacidad productiva de Colombia en diversos cultivos como el aceite de palma
africana, el aceite de higuerilla, caña de azúcar, caña panelera en la producción de
biodiesel-bioetanol y más recientemente las microalgas, con base en la disponibilidad de
materias primas, incentivando la generación de empleos y que evite una competencia de
recursos entre el sector energético y el alimenticio.
En el contexto internacional la investigación en la producción de biocombustibles se
orienta fundamentalmente hacia el aprovechamiento óptimo de los recursos biomásicos
disponibles y al conocimiento y la adecuada utilización de estas fuentes alternas de energía.
La meta es diversificar las fuentes de biocombustibles aprovechables de forma sostenible y
alcanzar el uso racional y eficiente de la biomasa con eficiencia energética a lo largo de la
cadena productiva, haciendo énfasis en la generación de empleos y en la minimización de
los efectos ambientales y sobre políticas alimentarias.
Alternativas como el biodiesel proporcionan una fuente renovable de energía que revitaliza
las economías rurales y genera empleo al favorecer la implementación de un nuevo sector
en el ámbito agrícola. Con esto, se puede esperar un impacto positivo sobre el medio
ambiente, y en consecuencia en la salud de las personas que habitan las ciudades.
2. GENERALIDADES DEL BIODIESEL
El biodiesel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir de lípidos
naturales como aceites vegetales o grasas animales, ya sean frescos o usados, mediante
procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la
preparación de sustitutos totales o parciales del diesel o gasóleo obtenido del petróleo.
El biodiesel se produce a partir de la conversión de los triglicéridos presentes en los aceites
vegetales como los obtenidos a partir de palma de aceite, soya, higuerilla, colza, girasol y

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ricino en ésteres de metilo o etilo a través de un proceso llamado transesterificación (Stell,
2004). En este proceso, las tres cadenas de ácidos grasos de cada molécula de triglicérido
reaccionan con el alcohol en presencia de un catalizador para obtener los ésteres etílicos o
metílicos que forman el biodiesel y glicerina. La glicerina formada durante el proceso
puede ser purificada y utilizada en las industrias farmacéutica, cosmética y de alimentos.
Las propiedades físicas y químicas del biodiesel dependerán directamente del aceite o grasa
del cual provengan y del alcohol que se emplee para su elaboración.
En la actualidad existen diversos procesos industriales mediante los cuales se pueden
obtener biodiesel. Los más importantes son los siguientes:
a) Proceso base-base, mediante el cual se utiliza como catalizador un hidróxido. Este
hidróxido puede ser hidróxido de sodio o hidróxido de potasio.
b) Proceso ácido-base. Este proceso consiste en hacer primero una esterificación ácida y
luego seguir el proceso normal (base-base), se usa generalmente para aceites con alto índice
de acidez.
c) Procesos supercríticos. En este proceso ya no es necesario la presencia de catalizador,
simplemente se hacen a presiones elevadas en las que el aceite y el alcohol reaccionan sin
necesidad de que un agente externo como el hidróxido actúe en la reacción.
d) Procesos enzimáticos. En la actualidad se están investigando algunas enzimas que
puedan servir como aceleradores de la reacción aceite-alcohol. Este proceso no se usa en la
actualidad debido al alto costo de las enzimas, lo cual impide que se produzca biodiesel en
grandes cantidades.
e) Método de reacción ultrasónica. En el método reacción ultrasónica, las ondas
ultrasónicas causan que la mezcla produzca y colapse burbujas constantemente. Esta
cavitación proporciona simultáneamente la mezcla y la energía necesarias para llevar a
cabo el proceso de transesterificación. Así, utilizando un reactor ultrasónico para la
producción del biodiesel, se reduce drásticamente el tiempo, temperatura y energía
necesaria para la reacción. De ahí que el proceso de transesterificación puede correr en
línea en lugar de utilizar el lento método de procesamiento por lotes. Los dispositivos
ultrasónicos de escala industrial permiten el procesamiento de varios miles de barriles por
día.
3. MECANISMO DE LA REACCIÓN DE TRANSESTERIFICACIÓN
El mecanismo de reacción bajo el cual se producen los ésteres (Freedman et al., 1984;
Mittelbach - Trathnigg, 1990; Noureddini- Zhu, 1997) consta de tres reacciones
consecutivas reversibles, partiendo de triglicéridos (TG) y alcohol (A), formando como
productos intermedios diglicéridos (DG) y monoglicéridos (MG), y como producto final
ésteres (E) y glicerina (GL)

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Este mecanismo, cuando se utiliza etanol como materia prima, es:
32352
32252
32152
5
6
3
4
1
2
HCOOCRGLOHHCMG
HCOOCRMGOHHCDG
HCOOCRDGOHHCTG
K
K
K
K
K
K



y la reacción general del proceso de transesterificación es:
GLHROOCOHHCTG
K
K
 3252 33
7
8
Las moléculas lineales del éster resultante reciben el nombre de biodiesel y están formadas
por el éster del ácido graso y el alcohol. Estas moléculas tienen menor viscosidad, menor
masa molecular, menor intervalo de ebullición y menor punto de inflamación que el
triglicérido original. Se puede realizar la reacción de transesterificación con o sin
catalizadores. Los catalizadores que suelen usarse para el proceso de transesterificación son
el hidróxido de sodio (NaOH) y el hidróxido de potasio (KOH). También son usadas las
enzimas pero su elevado costo las hace inviables. La reacción sin catalizador puede ser
llevada a cabo pero a velocidades considerablemente menores que aquellas obtenidas en la
reacción catalizada. Por último, se pude llevar a cabo la reacción en condiciones super-
críticas con temperaturas y presiones elevadas obteniéndose un producto más fácil de
purificar por la ausencia de residuos de catalizador.
El primer paso del proceso de la transesterificación catalizada consiste en mezclar un
alcohol de bajo peso molecular, normalmente metanol o etanol, con el catalizador, que es
comúnmente hidróxido de sodio formando metóxido de sodio (Na+CH3O-
) en una reacción
exotérmica. Este químico se mezcla con el aceite, se hidrolizan los enlaces de los
triglicéridos para luego ocasionar la partición del ácido graso en glicerina y cadenas de
éster, para luego reaccionar con el alcohol y dar origen al biodiesel (Ávila et al., 2008).
4. PRODUCCIÓN DE BIODIESEL A PARTIR DE MICROALGAS
En Estados Unidos el biodiesel es obtenido a partir de aceite de soya principalmente.
Aunque también se obtiene a partir de aceites vegetales como los de canola, palma, maíz,
(Felizardo et al., 2006; Kulkarni - Dalai, 2006), jatropha (Barnwal - Sharma, 2005),
también grasa animal y aceites usados.
De la misma manera que el etanol de celulosa presenta mejores indicadores de balance
energético, de uso del suelo y de emisiones gaseosas que el etanol "tradicional", las algas
presentan mejores indicadores en cada una esas variables para la producción de biodiesel
que los que presentan las tecnologías tradicionales a partir de cultivos como el girasol, la
soja, la colza y la palma africana (Chisti, 2007). Se trata de pequeñas plantas unicelulares o

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pluricelulares con capacidad de duplicarse en un período entre 1 y 5 días y cuya cosecha, a
diferencia de los tradicionales cultivos energéticos, no se hace una vez al año sino todos los
días (Walter et al., 2005).
Las microalgas ya son una nueva opción para la obtención de biocombustible en el futuro
inmediato. Si bien aún falta desarrollar mucha investigación, principalmente en lo
relacionado a mejoramiento genético (Donghui et al., 2008), ya hay algunos proyectos
productivos en ejecución (Shi et al., 2004) y datos que muestran las ventajas de esta
tecnología: costos relativamente bajos de cosecha y transporte, menor gasto de agua, mayor
eficiencia fotosintética que los otros organismos vegetales, utilización de agua de residuos
orgánicos, posibilidad de cultivos en agua salada, las mejores fijadoras de CO2, lo que
puede contribuir a reducir el efecto invernadero (Kadam, 2002). Además, también puede
utilizarse en forma seca como si fuera polvo de carbón, con un poder calorífico similar a
éste.
Los aceites vegetales producidos por las microalgas pueden transformarse en biodiesel. Al
contrario que la soja u otros cultivos usados para la producción de biocombustibles, las
algas no necesitan extensos terrenos de cultivo ya que pueden crecer en casi cualquier
espacio cerrado de forma muy rápida, y de este modo podrían desarrollarse en tanques en
cualquier localización (Acién et al., 1999). Se trata de una fuente de producción de energía
en continuo, inagotable y no contaminante porque no moviliza carbono fósil, sino que
utiliza el exceso de carbono (CO2) atmosférico. Contribuye de esta forma a atenuar el
efecto invernadero y a restablecer el equilibrio térmico del planeta. Ciertamente, no existen
otros captadores de radiación solar más eficaces que estos organismos fotosintéticos. Su
cultivo automatizado en grandes fotobiorreactores resulta sencillo (Molina, et al., 2001).
Las algas son capaces de crecer en un amplio rango de condiciones por la que se las
encuentra en cualquier zona del planeta (Donghui, et al., 2008): sobre plantas acuáticas,
como simbiontes de los corales y los líquenes, sobre sustrato artificial como madera o
botellas, en lagunas, ciénagas, pantanos, nieve, lagos de agua dulce o salina, sobre rocas,
etc., por lo que no es difícil encontrar zonas para cultivarlas.
Las principales restricciones para su cultivo en escala industrial se dan, más que todo, en
función del fotoperíodo (duración de los ciclos día/noche necesarios para efectuar el
proceso completo de fotosíntesis) y de la intensidad y calidad de la luz solar (Perner-
Nochta- Posten, 2007; Chisti, 2007). Por ese motivo, los países localizados en la región
ecuatorial presentan ventajas inherentes. Para mantener procesos continuos y lograr
estabilidad de producción a lo largo del año, los países que presentan estaciones deben
incrementar su gasto energético en el proceso de cultivo, durante el invierno, reduciendo su
rentabilidad. Aun así, las perspectivas de su cultivo en gran escala son bastante halagüeñas.
En el desierto de Arizona ya existe un emprendimiento productivo a cargo de una joint
venture entre la empresa británica Green Fuel (www.greenfuelonline.com) y empresas
locales. Si bien el National Renewable Energy Laboratory - NREL (dependencia del
Departamento de Energía estadounidense) ya había estado investigando desde la década de

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los setenta (Sheehan et al, 2998), éstas fueron clausuradas en 1990 y ahora han vuelto a
retomarse, existiendo en este momento docenas de compañías que quieren seguir los
caminos de Green Fuel, como es el caso de la Chevron, en alianza con la maderera
Weyerhaeuser Co., a través de la empresa Catchlight Energy, o la alianza entre la holandesa
Shell y HB Petroleum, que se instalarán en Hawaii, en el Natural Energy Laboratory of
Hawaii Authority (NELHA), al lado de una de las mayores empresas de cultivo de algas del
mundo, Cyanotech (www.cyanotech.com), dedicada a la producción masiva de Spirulina
pacifica con fines nutricionales y farmacéuticos. Todos estos proyectos utilizan tecnología
de cultivo en grandes piletas ("raceways") al aire libre. A estos tipos de cultivos se los
denomina "sistemas abiertos". El riesgo de este tipo de sistemas de cultivos es la alta
probabilidad de ser contaminados por otros tipos de algas, ya que las algas que tienen el
mayor componente en aceite no necesariamente son las que más rápido crecen, por lo que
algunas cepas de algas contaminantes podrían invadir masivamente el cultivo (Chisti,
2007).
Por otro lado, en estos sistemas se tiene poco control frente a condiciones ambientales tales
como temperatura del agua, CO2, intensidad lumínica, por lo que el crecimiento del cultivo
depende de las condiciones del medio y en general se produce en los meses más cálidos
(Molina, et al., 2000).
En general, para el cultivo en sistemas abiertos se buscan cepas que puedan crecer bajo
condiciones en las que otros organismos les resultaría difícil desarrollarse como valores de
pH muy altos o muy bajos, rangos estrechos de temperatura, requerimientos nutritivos
específicos, etc. Por esta razón es que sólo muy pocas especies vienen siendo cultivadas
con éxito en este tipo de sistemas. La ventaja que tienen los sistemas abiertos es que son
muy baratos y fáciles de construir, ya que básicamente lo que se hace es construir estanques
o piletas en el suelo, con geomembranas, cuya profundidad de columna de agua se da en
promedio en 30 cm (Chisti, 2007).
En Europa, principalmente en España, Alemania y Holanda, así como en Nueva Zelanda y
Japón, se viene trabajando con la tecnología de los fotobiorreactores, sistemas cerrados en
los que, a diferencia de los sistemas tradicionales de piletas, el control sobre el proceso es
mayor, lo cual facilita su automatización, se ocupa menos área, se trabaja con densidades
de cultivo muy altas, presenta una mayor versatilidad en cuanto a la posibilidad de
manipular variables físicas y químicas a favor de la obtención de rendimientos más altos,
aunque sus costos iniciales sean más elevados que las piletas (Molina et al., 2000; Acién et
al., 2001; Sánchez et al., 1999).
4.1 Tipos de algas para cultivo
Las algas están compuestas básicamente por proteínas, carbohidratos, ácidos nucleicos y
ácidos grasos. Los ácidos grasos e hidrocarburos se encuentran en las membranas, en las
vacuolas, en los productos de almacenamiento, metabolitos, etc. El porcentaje de ácidos
grasos varía según la especie, aunque hay especies cuyos ácidos grasos representan 40% de
su peso seco (Chisti, 2007). Estos ácidos grasos son el foco de nuestro interés por cuanto

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luego son convertidos en biodiesel. Para la producción de estos se buscan algas que
contengan un alto contenido en lípido y que sean fácilmente cultivables.
Las algas han sido usadas con diferentes fines en los cuales se destacan el uso en
alimentación de pescados, producción de vitaminas, entre otros productos. Sin embargo, en
los últimos años, la demanda energética ha crecido dramáticamente proponiendo nuevos
retos a la comunidad científica internacional sobre la investigación y desarrollo de nuevas y
eficientes fuentes de energía que brinden buenos rendimientos con favorecimiento en
aspectos ambientales. Basado en esto, la producción de biocombustibles a partir de
microalgas ha surgido como una opción prometedora debido a las características deseables
de esta materia prima:
Eficiencia: las algas pueden transformar la luz solar en biomasa
Producción de lípidos: algunas especies puede contener hasta un 80% de su peso en
biomasa seca (Metting, 1996; Spolaore et al., 2006). Los niveles de producción más
comunes son de aceite son 20%–50% (Chisti, 2007)
Rápido crecimiento: las algas tienen velocidades de crecimiento exponencial y pueden
duplicar su biomasa en periodos cortos (3.5 h) (Chisti, 2007)
Dióxido de carbono: la producción de biomasa de microalgas puede permitir la biofijación
de CO2 (1 kg de biomasa de algas seca utiliza aproximadamente 1.83 kg de CO2) (Chisti,
2007)
Evita el debate de combustibles vs. seguridad alimentaria: las algas no son usadas como
fuente primaria para la alimentación humana. Además, para el cultivo de algas puede
incluso puede usarse zonas áridas no aptas para otros cultivos tradicionales.
La investigación de microalgas acuáticas en Colombia comenzó en la década de los
noventa trabajando algunos grupos como Euglenophyceae, Chlorophyceae (Orden
Chlorococcales), Zygophyceae (familias Desmidiaceae y Mesotaeniaceae),
Bacillariophyceae y Chrysophyceae, restando el estudio de otras clases como
Cyanophyceae, Tribophyceae, Dinophyceae y Cryptophyceae. Los estudios de microalgas
se han adelantado en lagos y ríos ubicados en la frontera colombo - brasilera conocida
como el eje Apaporis - Tabatinga (PAT), en ecosistemas de los ríos Amazonas y Putumayo,
donde existe información ecológica. (Duque- Núñez, 2000). El objetivo de estas
investigaciones estuvo orientado a determinar las clases taxonómicas de las especies
identificadas, así como las condiciones más favorables para su cultivo. La producción
masiva de microalgas se ha convertido en una pieza clave para el desarrollo de la
acuacultura, ya que se ha determinado que en estado fresco son el alimento de más alta
calidad para fases larvales y para organismos filtradores. Las empresas productivas y de
investigación acuícola en Colombia utilizan microalgas para alimentar a los animales de los
que se ocupan. Actualmente, las investigaciones sobre el aislamiento de cepas nativas y la
obtención de productos de interés como proteínas a partir de dichas especies de microalgas

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ha sido impulsada en los últimos años, así como el diseño de birreactores para su cultivo
masivo (Pedroche, 2003).
Las algas que ya han sido extensivamente estudiadas en el mundo para la producción de
aceites en general pertenecen a dos grandes familias: Chlorophyceae (algas verdes) y
Bacilliarophyceae (diatomeas o algas con caparazón de sílica). Aunque también se
encuentran especies de la familia Euglenophyceae (Euglena gracilis*) y Haptophyceae
(Pleurochrysis carterae), de cianobacterias (algas verde-azules = organismos procariontes,
como las bacterias pero con altos contenidos de pigmentos fotosintéticos como Spirulina
sp*, Spirogyra sp* y Anabaena sp*.
Al seleccionar y aislar las algas en cepas puras, puede que se pierdan atributos como
resistencia a enfermedades, ventajas competitivas, etc., pues en la naturaleza ocurren entre
las algas fenómenos de alelopatías similares a las de los vegetales superiores. Por esta razón
se hace necesaria la utilización de fotobiorreactores para el cultivo de estas cepas de algas.
4.2 Sistemas de cultivo de biomasa de microalgas
Las microalgas son fábricas celulares accionadas por luz solar que transforman el CO2 en
biocombustibles potenciales (metano por digestión anaeróbica, biodiesel a partir de aceite
de microalgas, biohidrógeno producido fotobiológicamente), alimentos, suministros y
sustancias bioactivas de alto valor agregado (Metting - Pyne, 1986; Schwartz, 1990; Kay,
1991; Shimizu, 2003; Borowitzka, 1999; Ghirardi et al., 2000; Akkerman et al., 2002;
Banerjee et al., 2002; Melis, 2002; Lorenz - Cysewski, 2003; Metzger - Largeau, 2005;
Singh et al., 2005; Spolaore et al., 2006; Walter et al., 2005).
La idea de obtener combustibles a partir de algas no es nueva (Chisti, 1980; Nagle - Lemke,
1990; Sawayama et al., 1995) aunque sí lo es el interés que recientemente ha despertado
debido a los elevados precios del petróleo y el calentamiento global asociado a la quema de
combustibles fósiles.
Al contrario que otros cultivos, las microalgas crecen rápidamente y muchas especies son
ricas en contenido lipídico (mayores al 80% en masa de biomasa seca) (Metting, 1996;
Spolaore et al., 2006). Aunque lo más común es encontrar especies con contenidos lipídicos
cercanos a 20-50%. Dependiendo de la especie, las microalgas pueden producir diferentes
tipos de lípidos, hidrocarburos y otros aceites complejos (Banerjee et al., 2002; Metzger -
Largeau, 2005; Guschina - Harwood, 2006). Entre los factores que afectan la acumulación
de lípidos en las microalgas se destaca el hierro en la obtención de Chlorella vulgaris (Liu
et al., 2008) y el empobrecimiento de algunos nutrientes como el nitrógeno (Scragg et al.,
2002). Existen diversas técnicas usadas para facilitar e incrementar la extracción de lípidos
presentes en las microalgas, entre ellos el ultrasonido y microondas (Cravotto et al., 2008).
La obtención de microalgas es generalmente más costosa que los cultivos tradicionales. El
crecimiento basado en fotosíntesis requiere luz, CO2, agua y sales inorgánicas. La

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temperatura debe permanecer entre los 20-30 ºC. Para minimizar gastos la obtención de
biodiesel debe ser a partir de energía solar gratuita (Chisti, 2007).
Diversos autores presentan metodologías de diseño de fotobiorreactores que integran los
principios de la mecánica de fluidos, transporte de masa gas-líquido, control de la radiación
incidente entre otros factores con el fin de obtener biodiesel de alta calidad mediante la
transesterificación de los aceites obtenidos en presencia de metanol (Acién et al., 2001;
Miao -Wu, 2006; Molina et al., 2001; Xu et al., 2006).
Los investigadores concuerdan que los factores más relevantes en el crecimiento celular de
las microalgas son la temperatura, la radiación incidente, la concentración de oxígeno
disuelto en el medio, la hidrodinámica del sistema, frecuencia de ciclo luz-oscuridad en el
medio, la escala del fotobiorreactor, concentración de dióxido de carbono, la velocidad de
transporte de masa entre las fases gas-líquido, entre otras (Acién et al., 2001, 2003; Fadavi -
Chisti, 2008; Molina et al., 1999; Ugwu et al., 2008).
Existen varias clases de dispositivos para fomentar el flujo y contacto entre las fases al
interior de los fotobiorreactores, entre ellos se destacan los de tipo airlift en el cual a través
de mecanismos de inyección de aire se impulsa el medio a circulante través de los tubos
translúcidos en los que incide la radiación solar y/o artificial y se lleva a cabo el
crecimiento de las microalgas (García et al., 2005; Wu- Merchuk, 2004).
De acuerdo al tipo de iluminación, los bioreactores se encuentran clasificados como
iluminados naturalmente, iluminados artificialmente y combinación de ambos. Aquellos
cultivos con grandes áreas de iluminación natural incluyen los de cielo abierto (Hase et al.,
2000), los de plato plano (Hu et al., 1996), los tipo airlift horizontales/helicoidales
(Camacho et al., 1999) y fotobiorreactores tubulares inclinados (Ugwu et al., 2002).
Usualmente, los fotobiorreactores de laboratorio son iluminados artificialmente de manera
externa o interna usando lámparas fluorescentes. Algunos de los fotobiorreactores de
laboratorios son los de columna de burbujeo (Degen et al., 2001; Ogbonna et al., 2001;
Chini et al., 2003), de tipo columna con airlift (Harker et al., 1996; Kaewpintong et al.,
2007), de tanque agitado (Ogbonna et al.,1999), de tipo tubular helicoidal (Hall et al.,
2003), tipo cónico (Watanabe - Saiki, 1997), tipo toroidal (Pruvost et al., 2006), entre otros.
El requerimiento de dióxido de carbono en el cultivo, permitió el plateamiento de
alternativas de readucción de impacto ambiental donde los gases efluentes de plantas de
potencia con alto contenido de CO2 pueden ser dirigidos a los cultivos para el crecimiento
de las microalgas (Benemann, 1997; Usui- Ikenouchi, 1997; Yoshihara et al., 1996; Zeiler
et al., 1995). También se ha realizado análisis económicos de diferentes alternativas de
introducción de la corriente gaseosa rica en CO2 al medio de cultivo (Kadam, 1997).
El cultivo de microalgas con fines comerciales va desde la obtención de Spirulina
plateensis (Gómez et al., 2004), pasando por producciones de 100 l (usado en la producción
de compuestos orgánicos) a más de 1010 l (usado para el cultivo de Dunaliella salina)
(Borowitzka, 1999). Sin embargo, a parte de los cultivos especializados a pequeña escala

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(menor de 1000 l), predominan cuatro tipos de sistemas de cultivo: Estanques a cielo
abierto, tanques circulares con brazo de agitación, raceways y bolsas grandes. Otros
sistemas comerciales a gran escala incluyen tanques usados en acuicultura, sistema en
cascada (Setlík et al., 1970) y sistemas de fermentación heterotrófico usados para el cultivo
de Chlorella en Japón y Taiwán (Kawaguchi, 1980; Soong, 1980) y para el cultivo de
Crypthecodinium cohnii en Estados Unidos (Kyle et al., 1992) (Kyle et al., 1998)
A las microalgas se les da diversos usos entre los cuales se destacan la obtención de ácido
eicosapentaenóico esterificado (Belarbi et al., 2000), sustancias bioactivas (Cravotto et al.,
2008), antioxidantes naturales (Gómez et al., 2004; Lee et al., 2006), combustible para
quema directa (Kadam, 2002), para mezcla con otros combustibles (Scragg et al., 2003),
fuente de genes para la obtención a través de ingeniería metabólica de ácidos grasos
poliinsaturados de cadena larga (Tonon et al., 2002) y precursores químicos (Wijffels,
2007).
4.3 Procesos de obtención de biodiesel a partir de microalgas
El aceite puede ser transformado en biodiesel por transesterificación donde se combinan
aceites vegetales y/o grasas animales con alcohol (metanol o etanol) en presencia de un
catalizador con el fin de formar ésteres grasos. Del producto recuperado se separa la
glicerina como un subproducto muy valioso para la industria. La mezcla de alcohol / éster
restante se separa y el exceso de alcohol se recicla. Posteriormente los ésteres son
sometidos a un proceso de purificación que consiste en el lavado con agua, secado al vacío
y posterior filtrado (Demirbas, 2005).
El aceite debe ser limpio y con un máximo de 0.5% de ácidos grasos libres. Después se
mezcla el aceite con 16 % de metanol o 43% de etanol y con 1 - 3 % catalizador (KOH). El
metanol o el etanol y el catalizador deben estar libres de agua. El aceite no debe tener mas
de 0.1 % de H2O para evitar la formación de jabón (Demirbas, 2007).
Existen una gran cantidad de aceites que permiten obtener biodiesel. Generalmente, la
reacción de transesterificación es usada para transformar los aceites en presencia de un
alcohol y un catalizador, debido a su rendimiento y fácil operación. La selección del
alcohol para el proceso depende principalmente de criterios técnicos, económicos y de
seguridad.
Para asegurar un buen desempeño del combustible obtenido en motores diesel, el Comité
Europeo de Estandarización (CEN) y la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales
(ASTM) han establecidos unos criterios técnicos que deben satisfacerse.
Debido a los criterios establecidos, la fuente de aceite debe tener ciertas características
composicionales para satisfacer ambos estándares. Así, es importante verificar si las
especies de microalgas pueden ser una fuente de aceite para la producción de biodiesel.; si
es así, la reacción de transesterificación puede llevarse a cabo. Freedman et al. (1984)
reportaron las variables principales que afectan el rendimiento en la transesterificación de
aceites vegetales. Aunque su estudio no incluyó algas, los resultados pueden ser extendidos

11. 118
a este tipo aceite. Algunas de sus conclusiones incluyen que se alcanza mayor formación de
esteres con aceites con un contenido de ácidos grasos libres menor al 0.5%. El alcohol debe
ser anhidro. La relación e alcohol y aceite debe ser 6:1 para dar una óptima conversión. A
reactores de gran escala, el 1% de hidróxido de sodio es efectivo como catalizador.
Finalmente, puede obtenerse una conversión de esteres del 96-98% al transesterificar
aceites refinados con metanol, etanol o butanol a 60°C, 75°C y 114°C respectivamente con
0.5% de metóxido de sodio.
Adicionalmente, la producción de biodiesel mediante transesterificación genera glicerol
como co-producto generando una saturación del mercado de este producto.
CONCLUSIONES
En los años recientes se ha experimentado un auge en la comunidad científica internacional
por encontrar formas y fuentes más adecuadas de obtención de biocombustibles. Es una
realidad que el uso de fuentes primarias de biomasa (aceite de palma africana, caña de
azúcar, maíz, soya, entre otras) afecta notablemente la seguridad alimentaria mundial lo
cual es un problema aún mayor que el suministro continuo de combustibles. También se
critica la falta de adecuación ambiental de los cultivos en relación al consumo de agua para
irrigación, a la fertilización química de los suelos, al uso a veces indiscriminado y abusivo
de pesticidas y a la generación, sin ninguno o poco manejo, de residuos y subproductos, así
como de efluentes contaminantes. En consecuencia, se han realizado esfuerzos por
encontrar fuentes alternativas como los residuos lignocelulósicos y las microalgas, entre
otros, que permitan obtener de manera mas económica y ambientalmente responsable
biocombustibles sin afectar el delicado equilibrio alimentario mundial.
Es evidente también que existen deficiencias significativas dentro de la cadena productiva
de biodiesel entre las cuales se destacan: la falta de aprovechamiento de materias primas de
alto rendimiento, la falta de estrategias de bioprospección de estas materias primas, la falta
de tecnologías de extracción de aceite adaptadas a estas materias primas, la carencia de
tecnologías de producción de biodiesel adaptadas a estos aceites y la falta de adaptación de
los procesos de producción de biodiesel a las refinerías existentes, además de su
correspondiente análisis económico. Es por esto que para lograr consolidar la industria del
biodiesel es necesaria la continua investigación y desarrollo en el campo de las microalgas
ya que estas, bajo un correcto enfoque investigativo, representan una alternativa con
potencial para su desarrollo a escala industrial.
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