domingo, 13 de octubre de 2013

Mas cerca del biopetróleo.

Sembramos microalgas, las cosechamos, las sometemos a pirólisis y en sólo 14 días obtenemos un biopetróleo liviano capaz de darnos por destilación nafta y diesel. Este proceso lo hacen, con distintas particularidades, la empresa española BFS y la de EEUU SapphireEnergy. Los combustibles obtenidos cumplen con las normas ASTM,  respetan el medio ambiente y constituyen una alternativa ecológica, rentable y escalable.
La novedad es la alianza entre Sapphire Energy y el grupo Linde  para el desarrollo de la primera planta comercial. El acuerdo abarcará un mínimo de cinco años. Los proyectos importantes requieren alianzas  para financiar el desarrollo de las nuevas tecnologías y tener disponibilidad de los recursos de ingeniería necesarios para realizarlos. En este aspecto Linde pareciera ser el socio perfecto para ayudar a Sapphire a  lograr su objetivo por ser, entre otras cosas, el primer proveedor comercial de CO2 en los Estados Unidos.
Un paso orientado a la conversión de microalgas en petróleo crudo para sustituir los más de 90 millones de barriles de petróleo fósil utilizados por día e introducir  la producción de combustible, para los mil millones de vehículos existentes, dentro del ciclo de la fotosíntesis.

Microalgas + Unilever + Bunge + Solazyme.

La gigante de productos de consumo Unilever acordó la compra a partir del año próximo de 11 millones de litros de aceite de microalgas a la  start-up biotecnológica Solazyme. El aceite será entregado en un plazo de 12 a 18 meses. La operatoria es parte de un acuerdo de colaboración por cinco años entre las empresas y la causa por la cual Solazyme construye una planta en Brasil conjuntamente con la empresa Bunge líder en agroindustria y alimentación. Cuando la planta esté completamente operativa podrá producir cerca de 110 millones de litros de aceite al año. El acuerdo representa para Solazyme un paso importante hacia el incremento en la escala de producción como etapa intermedia necesaria antes de la fabricación a gran escala de biocombustible. Para Unilever el acuerdo constituye un refuerzo a su iniciativa de reducción del impacto ambiental global y del objetivo de llegar al 2020 utilizando sólo materias primas agrícolas renovables. Toda una señal de la creciente aceptación general de los productos derivados de las microalgas.

miércoles, 23 de enero de 2013

El agotamiento de los recursos naturales del planeta conduce a la biodependencia.

La GFN (Global Footprint Network) y la New Economics Fundation (NEF) anualmente hacen el cálculo de la velocidad con que los humanos consumen los recursos generados en el planeta. Según lo informado, el 22 de agosto de 2012 el mundo agotó los recursos naturales producidos en la tierra durante el año. En apenas ocho meses los seres humanos hemos acabado con todos los recursos que el planeta puede proveer de forma sostenible. El resto del año se vivió a crédito de las futuras generaciones sobreexplotando los recursos naturales, acumulando exceso de carbono en la atmósfera y con la imposibilidad de procesar toda la basura generada. El "día del agotamiento" (Global Overshoot Day) se alcanzó 36 días antes con relación al año 2011.¿Existe alguna solución?... Sólo la bioeconomía es viable, una economía basada en la biotecnología que utiliza materias primas renovables y su acervo de 65 millones de genes para generar energía, hacer más y mejores alimentos, producir con residuo cero para cuidar el medio ambiente y disminuir los gastos en salud, generando a su vez ingresos y trabajo en forma sustentable.
Únicamente las "3 b" nos permitirán llegar a un nuevo tipo de equilibrio para hacer posible la vida en la tierra: bioeconomía, biotecnología y biofábrica transgénica.

miércoles, 4 de abril de 2012

Las biofábricas de petróleo “in situ”.

En San Vicente de Raispeig, cerca de Alicante, España, desarrolla su actividad la primera biofábrica de petróleo: BFS (Bio Fuel Systems). Una planta industrial con 400 tubos de 8 metros de alto en los que crecen millones de microalgas fotosintéticas alimentadas fundamentalmente por el dióxido de carbono provisto por una cementera vecina.
En los 5 años de desarrollo del proceso se seleccionaron varias decenas de cepas microalgas pertenecientes a la familia de las clorofíceas. En los tubos se reproducen con rapidez, luego diariamente una parte de este líquido repleto de microalgas se extrae y filtra. La biomasa obtenida mediante tratamientos tipo pirólisis producen un líquido capaz de sustituir en un 100% el petróleo tradicional.
En una superficie de 1 hectárea se obtienen 5 barriles de petróleo por día. La producción necesaria de 90 millones de barriles diarios podría lograrse dentro 5 a 10 años en una superficie próxima a unos 100.000 kilómetros cuadrados con plantas distribuidas por todo el mundo, cerca de los centros de consumo, sin necesidad de costosos fletes y generando trabajo "in situ". Un biopetróleo renovable, obtenido por fotosíntesis, consumiendo grandes cantidades de dióxido de carbono y destinado a mantener el equilibrio necesario para el desarrollo sustentable. Un nuevo aporte a  la bioeconomía.

lunes, 14 de febrero de 2011

Biocombustibles transgénicos. Hacia un desarrollo sustentable

Alberto Luis D'Andrea
MATERIABIZ 2010
La “ingeniería genética” surge tras años de investigación del genoma humano a nivel molecular. Mucho debieron trabajar los investigadores de todo el mundo para aprender a "cortar y pegar" secuencias de ADN, de modo de poder transferir material genético responsable de ciertas propiedades deseables, para obtener un producto a medida. Se necesitó, entre otras investigaciones, el descubrimiento de los plásmidos, pequeños elementos de ADN utilizables como vectores para trasportar genes, de ciertas herramientas como las enzimas endonucleasas de restricción, verdaderas tijeras de corte específico del ADN y de las enzimas ADN ligasas, el pegamento para la inserción del gen cortado.
A principios de 1973, Stanley N. Cohen y Annie C.Y. Chang de la Universidad de Stanford y Herbert W. Boyer y Robert H. Helling de la Universidad de San Francisco realizaron el primer experimento de ingeniería genética utilizando una técnica conocida como ADN recombinante. Insertaron en bacterias, plásmidos conteniendo genes resistentes a los antibióticos tetraciclina y kanamicina. Luego, sometieron a las bacterias en placas de cultivo a la acción de los antibióticos. Como era de esperar, la mayoría murieron. Sólo sobrevivieron aquellas modificadas mediante ingeniería genética para resistir a los antibióticos. Había nacido la ingeniería genética y con ella la biotecnología moderna.
Hoy se acepta que el mapa genético humano consta de 25.000 genes. A partir de su conocimiento se desató una carrera para descifrar el código genético de distintas especies animales y vegetales. En menos de 10 años el conocimiento de genes de los sistemas vivientes trepó de 25.000 a 60 millones de genes!
En la vía de producción fotobioquímica de biocombustibles resalta la utilización de microalgas  transformadoras del dióxido de carbono ambiental en aceite para la producción de biodiésel . Las microalgas crecen con extraordinaria rapidez constituyéndose como una fuente de biomasa para la producción de biocombustibles a nivel de sustitución global de la demanda actual de combustibles fósiles. También ofrecen, a través de su cultivo en piletones o tanques, la posibilidad de generarlo en aquellas zonas geográficas marginales con escasos recursos naturales.
La materia prima fundamental para el crecimiento de las microalgas es el dióxido de carbono, el agua y ciertos nutrientes minerales. Están en su etapa final proyectos integrados en los cuales el agua se recicla, los nutrientes minerales, tantos nitratos como fosfatos se obtienen agregando en el agua un 2% de orina humana y el dióxido de carbono se lo obtiene de las chimeneas de las grandes compañías tales como cementeras o generadoras de electricidad.
La posibilidad de producir biocombustibles alternativos a gran escala presenta variados inconvenientes. Así en el caso de las microalgas, hay que sembralas (Ejemplo: 2000 piletones de 40 x 100 x 0,3 metros), cosecharlas, secarlas, extraerles el aceite y esterificarlo con metanol o etanol para obtener biodiésel.
Luego habría que resembrar los piletones, lo que exige una estructura paralela de cultivo de algas. Si se cosechara solo el 50% de ellas, esta estructura paralela no sería necesaria, pero no todas tendrían el mismo estadio y cantidad de aceite promedio.
Si mediante ingeniería genética se las pudiera modificar para que en un sólo paso generaran biodiesel o incluso octano (nafta), en tierras no aptas para cultivos (desiertos) y consumiendo grandes cantidades de dióxido de carbono estaríamos frente a un sistema que perfectamente podría reemplazar ventajosamente al actual en forma renovable y manteniendo el equilibrio ambiental.
Un pionero el la materia fue John R. Coleman del Department of Botany, University of Toronto, Canada . En 1999 publica conjuntamente con Ming-De Deng el trabajo Ethanol Synthesis by Genetic Engineering in Cyanobacteria.La cyanobacteria es una microalga azul verdosa. Ellos le incorporaron, mediante ingeniería genética, los genes productores de piruvato decarboxilasa y alcohol dehidrogenasa extraídos de la bacteria Zymomonas mobilis. El resultado es que la microalga mientras crece y se reproduce genera directamente etanol. Esto en la actualidad dio origen, patente mediante, a Algenol Biofuels, empresa que produce bioetanol utilizando la citada tecnología. Recientemente Algenol Biofuels se asoció con Dow Chemical para construir y operar una planta piloto que consistirá en 3.100 biorreactores horizontales con capacidad para 4.000 litros.
En el año 2006 a partir de un trabajo de investigación “Microdiesel: Escherichia coli engineered for fuel production publicado en la revista Microbiology , Rainer Kalscheuer, Torsten Stölting y AlexanderSteinbüchel del Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie de Alemania, le insertaron a la bacteria E. Coli los genes productores de la piruvato decarboxilasa y el de la alcohol dehidrogenasa extraídos de la bacteria Zymomonas mobilis , pero le agregaron el gen de la bacteria Acinetobacter baylyi que produce una acyltransferasa. El resultado es sorprendente. Se obtiene directamente biodiésel en un solo paso. Este desarrollo se prosigue posteriormente en el JBEI -Joint BioEnergy Institute- de los EEUU constituyéndose en uno de los tres proyectos financiados por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. En la actualidad la empresa Amyris, destacada como séptima entre las 10 empresas biotecnológicas más innovadoras del año 2009, planea comenzar su producción de biodiésel a gran escala en el año 2011.
La estrella de los biocombustibles genéticos es Synthetic Genomics , fundada por el prestigioso Dr. J. Craig Venter, en la actualidad está realizando investigaciones para modificar, mediante ingeniería genética, microalgas destinadas a producir directamente tanto octano (nafta) cómo biodiesel. La Exxon Móbil se asoció en el desarrollo y aportó 600 millones de dólares para acelerar el proyecto. Toda una apuesta al futuro. Synthetic Genomics fue destacada como la segunda empresa biotecnológica más innovadoras del año 2009
El auxilio de la ingeniería genética para la producción de combustibles en un solo paso pareciera inclinar la balanza hacia el lado de los biocombustibles en desmedro de los autos eléctricos. El mercado de los autos eléctricos cubrirá un pequeño porcentaje del mercado destinado para vehículos debido a las limitaciones como recursos no renovables de los materiales para hacer las baterías (níquel, litio).
Los biocombustibles genéticos tienen enormes posibilidades en el contexto de la bioeconomía. Si la modificación genética se realiza sobre microalgas, estás no necesitan tierras aptas para cultivo, se siembran en piletones o bioreactores pudiéndose utilizar tierras desérticas y agua salada. Necesitan para su desarrollo grandes cantidades de dióxido de carbono lo que permite establecer un equilibrio entre el producido debido a la utilización del biocombustible y su elevada demanda para el cultivo de las microalgas. A todos estos beneficios hay que sumarle la obtención del biocombustible en forma directa, en un solo paso, lo que evita instalaciones complejas y disminuye significativamente su costo.

jueves, 31 de julio de 2008

La heredera de la soja

Alberto L. D'Andrea.
El Federal. 28/02/08
El Sol constituye una fuente de energía casi inagotable. Suministra a la Tierra 15.000 veces más energía de la consumible en todo el planeta y según estimaciones continuará enviándonos sus rayos solares, como mínimo, unos cinco mil millones de años más. Las microalgas fueron los primeros organismos con capacidad de fotosíntesis y uno de los principales agentes en la creación de la actual atmósfera terrestre. El aprovechamiento de la radiación solar para producir cereales y/o microalgas es muy eficiente, pero la superficie terrestre apta para cultivos es muy limitada. Las microalgas, en cambio, pueden crecer en medio acuoso, en piletones ubicados en tierras áridas, no necesitan herbicidas y permiten utilizar aguas subterráneas, de río o de mar. Se destacan por su alta eficiencia fotosintética, rápido crecimiento, posibilidad de ser cultivadas en gran escala, costo asociado con su cultivo y transporte relativamente bajo comparado con los cereales, crecer en condiciones no aptas o desfavorables para los cereales, ser capaces de producir mucho más a igual superficie y fijar grandes cantidades de C02, lo que facilita su reducción en la atmósfera.La soja es un commodity codiciado tanto por su valor proteico como por el de su aceite utilizado en constante aumento para la fabricación de biodiésel. Los productos alimenticios básicos más comunes derivados de la soja, dependiendo de su contenido de grasa y proteína, se pueden clasificar en: harinas y sémolas de soja (proteína 35-50 por ciento), concentrados de soja (proteína 70 por ciento) y aislados de soja (proteína 90-95 por ciento).La Sucesora. La microalga spirulina es una primitiva alga unicelular que contiene en promedio entre 60-70 por ciento de proteínas de fácil digestividad, 15-25 por ciento de hidratos de carbono, 7-13 por ciento de minerales y una importante cantidad de vitaminas. La spirulina en polvo es un alimento integral. Por su valor nutritivo y bajo costo se la recomienda para tratamientos de poblaciones con fuerte grado de desnutrición. La necesidad de obtener aceite para biodiésel a gran escala tecnológica llevó a experimentar con distintas microalgas en condiciones particulares para producir entre un 50-70 por ciento de su peso seco de aceite. La empresa PetroSun acaba de anunciar la disponibilidad tecnológica de tales procesos y la instalación de tres plantas para obtener grandes cantidades de aceite de microalgas en Estados Unidos, una en México y una en Brasil durante el corriente año. Hasta ese momento los algacultores trabajan en pequeña-mediana escala fundamentalmente para elaborar productos farmacéuticos. Así empresas de los Estados Unidos como Earthrise Farms y Cyanotech cultivan spirulina y la comercializan como suplemento dietario de gran valor nutricional. El desarrollo de tecnologías para el cultivo de microalgas a gran escala, como lo requiere la obtención de aceite para la producción de biodiésel a precio competitivo, indirectamente está proveyendo la tecnología necesaria para un cultivo masivo de la microalga spirulina. Al igual que la soja, distintas microalgas nos pueden dar proteínas y aceite. La ventaja en la producción de proteínas está en la factibilidad de utilizar tierras no aptas para cultivo, en su velocidad de crecimiento, en evitar los herbicidas y en la factibilidad de emplear tanto especies de agua dulce como salada.La posibilidad de instalar en el mundo un ejército de pequeños-medianos algacultores, conjuntamente con la de producir industrialmente proteínas a gran escala, elevará a la spirulina a la categoría de un nuevo commodity. El sol, que brilla para todos, ilumina el camino del abastecimiento proteico: soja y/o microalgas.

Biodiésel a base de microalgas

Alberto L. D'Andrea
Revista El Federal, 05/10/2006
Los altos precios mundiales de los combustibles sumados a los graves perjuicios ambientales por la emanación de dióxido de carbono (C02) constituyen un gran estímulo a la búsqueda de alternativas energéticas a 1 bustibles fósiles por parte de los especialistas. Entre las posibilidades con presente más promisorio se encuentra la producción de biodiésel partir del aceite obtenido de microalgas. 
¿Qué son?
El término microalga engloba un grupo muy diversíficado de organismos unicelulares fotosintéticos, responsables del proceso de fijación del dióxido de carbono, y su posterior conversión en materia orgánica. Su metabolismo fotosintético es similar al de las plantas superiores.
Las microalgas son mayoritariamente habitantes de distintos ambientes acuáticos. Las aproximadamente 50 especies estudiadas hasta el momento (sólo el 1,5 por ciento de las existentes) dan origen, entre otros, a bioproductos relacionalos con la industria farmacéutica y cosmética, la alimenticia, la de producción de fertilizantes, el acondicionamiento de suelos para agricultura y la depuración de aguas residuales.
Quingyu Wu y Xiaoling Miao del Departamento de Ciencias Biológicas y Biotecnología de la universidad china de Tsinghua, mediante biotecnología celular, obtuvieron biodiésel con similares características a los producidos con aceites provenientes de cereales. Si comparamos en forma relativa, el volumen de aceite producido anualmente a partir de una misma superficie, para distintas fuentes, tomando al maíz como 1,0, la soja tendría un valor de 2,7, el girasol 6,6, la calza 7,0, la palma 35,2 y las microalgas entre 270 y 850.
Propiedades
Las microalgas son capaces de producir más de 25 veces la cantidad de aceite (por año por unidad de área de tierra) cuando se la compara contra las mejores fuentes terrestres productoras de aceite.
Las microalgas son fuentes alternativas de energía que pueden ser cultiva das en agua salada de baja calidad o en aguas residuales carga das de nutrientes, lugares donde no hay cantidad o calidad de suelos para realizar los cultivos alimenticios convencionales.
En la Tierra, el agua cubre un 71 por ciento de su superficie: el 97 por ciento es agua de mar. A futuro debemos considerar no sólo un aumento en el consumo de cereales debido al incrementa de la población mundial, sino también la paulatina fusión del hielo polar y un aumento del nivel del mar, responsable de la inundación de las regiones bajas fértiles con la consiguiente disminución del área cultivable.
Queda por analizar la conveniencia o no, según cada región, de desarrollar este tipo de cultivos de modo de lograr mayor cantidad de aceite para incrementar la producción de biodiesel a nivel mundial.