Un equipo de la Universidad de Almería y CIESOL desarrolla un sistema capaz de obtener biomasa con mayor contenido en proteínas o lípidos mediante el ajuste de las condiciones de cultivo.

Un equipo de investigación del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería y del Centro de Investigación de Energía Solar (CIESOL) ha desarrollado un sistema para obtener biomasa de microalgas a partir de aguas residuales urbanas, ajustando sus características según el uso final previsto.

El estudio, financiado por la Junta de Andalucía y el programa Horizonte Europa de la Unión Europea, demuestra que determinadas condiciones de operación durante el tratamiento de las aguas pueden favorecer una biomasa con mayor contenido en proteínas o en lípidos. Esto abre la puerta a su utilización en aplicaciones agrícolas, ganaderas y energéticas, como biofertilizantes, pienso animal o biocombustibles.

Los investigadores identificaron dos factores especialmente relevantes para controlar tanto el crecimiento de las microalgas como la composición de la biomasa: la profundidad del cultivo dentro del reactor y la tasa de dilución del agua residual. Según el estudio, publicado en Journal of Water Process Engineering bajo el título “Optimising microalgae-based wastewater treatment: Linking operational conditions to biomass quality and microbial diversity”, estas condiciones también influyen en la eliminación de nutrientes contaminantes como el nitrógeno y el fósforo.

Biomasa adaptada al uso final

La investigación parte de un sistema basado en el crecimiento de microalgas en aguas residuales. Al modificar las condiciones de operación, los investigadores pueden influir en la composición bioquímica de la biomasa obtenida.

“Los cambios en los parámetros operativos afectan a la composición bioquímica de las microalgas, favoreciendo una mayor acumulación de proteínas o de lípidos según el régimen aplicado”, explica Tomás Lafarga, investigador de la Universidad de Almería y autor principal del estudio.

Esta capacidad permite orientar la biomasa hacia diferentes aplicaciones. Una biomasa con una mayor concentración de lípidos podría destinarse a la producción de biocombustibles, mientras que aquella con un contenido elevado de proteínas podría utilizarse en aplicaciones agrícolas como biofertilizantes o en alimentación animal, según los investigadores.

El proceso también se basa en la interacción entre las microalgas y las bacterias presentes en las aguas residuales. Estos microorganismos forman un consorcio en el que mantienen relaciones de cooperación que favorecen el crecimiento de las microalgas y contribuyen al tratamiento del agua.

Ensayos a escala piloto

Los experimentos se realizaron en la planta piloto de CIESOL, en la Universidad de Almería, utilizando reactores abiertos con una capacidad de 10.000 litros. Los sistemas fueron alimentados con aguas residuales urbanas sin tratar y se introdujo la microalga Scenedesmus almeriensis, junto con otras especies capaces de desarrollarse en las condiciones ambientales de Almería.

Para controlar el crecimiento de los cultivos, el equipo empleó un modelo matemático capaz de predecir la evolución de las microalgas en función de la tasa de dilución del agua. La herramienta permite mejorar el control del proceso y determinar las condiciones más adecuadas para el desarrollo de los cultivos.

Los investigadores también recurrieron a la espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) para estimar la composición bioquímica de la biomasa. Esta tecnología permite analizar de forma rápida y no destructiva parámetros como la concentración de proteínas y minerales.

Según Lafarga, se trata de una alternativa de bajo coste frente a los análisis químicos convencionales. En los ensayos realizados, la técnica permitió analizar muestras de biomasa seca en aproximadamente un segundo.

Un modelo de economía circular

El sistema desarrollado combina el tratamiento de aguas residuales con la producción de biomasa, lo que permite aprovechar los nutrientes presentes en el agua y transformarlos en un recurso con posibles aplicaciones agrícolas y energéticas.

Además, el agua tratada en los reactores ha sido reutilizada para el riego de un invernadero dedicado a investigación, según explica el equipo. De este modo, el proceso puede contribuir simultáneamente a la depuración y a la recuperación de recursos.

El siguiente paso de la investigación será integrar la tecnología NIR directamente en el reactor. El objetivo es analizar la composición de la biomasa en tiempo real y sin necesidad de extraer muestras, de manera que pueda determinarse durante el propio proceso qué aplicación resulta más adecuada para la materia obtenida.

El proyecto ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía, a través del PLAnd SEQUÍA Andalucía, plataforma destinada a identificar y transferir soluciones frente a la sequía, y del programa Horizonte Europa de la Unión Europea.