“Producción de biocombustibles por medio de Chlamydomonas reinhardtii utilizando un

fotobiorreactor con nanopartículas de plata”

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Por:

Jenifer Galván AlonsoIgnacio Lara HernándezKaren Cirina Ruiz Trujillo

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Tabla de Contenidos:

•Objetivos1• Justificación2• Marco

Teórico/Metodológico3

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Objetivo General:

Diseñar un microfotobiorreactor con nanopartículas de plata que permita aumentar la producción de biocombustible de nueva generación.

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Objetivo Específicos:

Aumentar la productividad

en la fotosintesis

haciendo uso de un Biorreactor

miniatura.

Obtención de biocombustibles

de nueva generación

De forma eficiente,

económica y sustentable

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Justificación:

El propósito de esta investigación es el de proporcionar una nueva alternativa bioenergética, mediante el diseño de un fotobiorreactor miniatura que permita aumentar la producción de biomasa de forma eficiente a bajo costo.

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Marco Teórico:

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Biodiesel vs Diesel de Petróleo:

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Situación Actual del Biodiesel:

Fuente de energía renovable yBiodegradable.

Produce menosemisiones indeseables.

Posee propiedadeslubricantes que reducen el

desgaste del motor.

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Metodologías para laproducción de biodiesel:

Uso directo de aceites o mezclas

de éstos con dieselfósil

Microemulsiones

Pirolisis Transesterificación

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La transesterificación o alcohólisis:

Aceites(triacilglicéridos)

AlcoholGlicerol y Alquil

ésteres de ácidos grasos

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Principales factores queinfluyen en el proceso:

Relación molar• Alcohol• Glicéridos

Tipo de catalizador• Álcali• Ácido• Lipasas

Temperatura• Tiempo de

reacción• Contenido de

agua y ácidos grasos libres en la materia prima

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FUENTES DE MATERIA PRIMA:

Microalgas como materiaprima alterna

Materiales oleaginosos

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Materiales oleaginosos vs Microalgas:

Materiales Oleaginosos

Se requiere de enormes extensiones de terreno fértil, situación que podría conllevar a crisis alimentarias.

Largos periodos de producción.

Problemas ambientales de deforestación.

Microalgas

No compiten con los alimentos ni asentamientos humanos .

Alcanzan grandes densidades.

Producen hasta 200 veces más aceites que los cultivos tradicionales.

No generan desechos.

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Rendimientos:

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Microorganismos fotosintéticos unicelulares procariontes (cianobacterias) y eucariontes

Se localizan en hábitats diversos bajo un amplio rango de temperaturas, pH y disponibilidad de nutrientes

Se clasifican de acuerdo a variosparámetros tales como pigmentación, ciclode vida, morfología y estructura celular

Características generales

de las microalgas:

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Aplicaciones:

Microalga

Lípidos

Biodiesel

Proteína

Proteínas recombinantes

Carbohidratos

Bioetanol

Biomasa

Electricidad

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C . r e i n h a r d t i i:Microalga verde eucarionte (clorofita):

Rápida multiplicación.

Fácil manipulación en cultivos de laboratorio.

10 µm

3 µm

Posee dos flagelos que le proporcionan movilidad, además de estar involucrados en la reproducción sexual.

Es capaz de desarrollarse mixotróficamente.

Se desarrolla a temperaturas de 25°C.

Entre los medios mas utilizados para el desarrollo microalgal, se encuentra el medio Sueoka (Hight Salt Médium) rico en sales de NH4Cl, CaCl2 y MgSO4, también se encuentra el medio TAP (Tris-Acetate-Phosphate) rico en fosfatos

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Potencial de producción de biodiesel microalgal:

Eficienciafotosintética

La Fracción de la energía luminosa absorbida que es

fijada como energía química en la biomasa durante el

crecimiento fotoautotrófico.

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Fotosíntesis :

Cabe destacar que la totalidad de la radiación solar no es aprovechada en la fotosíntesis microalgal

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¿Por qué es importante mejorar el aprovechamiento de la luz?

Sólo es útil el espectro comprendido entre los 400 y 700 nm de longitud de onda denominado “radiación fotosintéticamente activa”

La energía promedio de los fotones comprendidos en este rango es de 218 kJ. Los datos anteriores posibilitan determinar una eficiencia fotosintética máxima para las microalgas del 7.6% respecto a la radiación solar total.

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Producción de microalgas:

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Esquema de cultivo y producción:

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Esquema de cultivo y producción:

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Sistemas para producción de microalgas:

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Método Nanobiotecnológico :

AgAg Ag

AgAg

Ag

Ag

Ag Ag

AgAg

Ag

AgAgNP´s

Microalgas

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Método Nanobiotecnológico :

Adaptar los materiales a una longitud de onda

especifica.

Chlamydomonas reinhardtii.

La selectividad de la luz en biorreactores

• Variando el tamaño, la forma, la arquitectura y / o concentración de las NP’s

• Exhibe dos picos, en las regiones azul y rojo del espectro.

• 520-680 nm puede provocar fotoinhibición.

• Reduciría el crecimiento de contaminantes microorganismos fotosintéticos.

• La retrodispersión de la luz azul de una suspensión de nanopartículas de Ag a un cultivo de microalgas aumenta la fotosíntesis

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Plasmones superficiales(Suspensión de Ag NP´s)

Mejorara la actividad

fotosintética de los

microrganismos

Método Nanobiotecnológico :

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¿Qué son los plasmones superficiales? Son un tipo de excitación elemental en sólidos. Los fotones

llegan a la superficie de un metal, quedan atrapados por loselectrones libres y son transportados al interior del material.

Son “partículas” que pueden ser usadas para transportar luz através de una lámina. Es decir, no reflejan luz incidente: ¡latransmiten!

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Bibliografía: