Taller_Bioenergia_de_las_Algas_I

Biotecnología en Algas: Cultivando soluciones energéticas y ambientales del futuro.

TALLER BIOENERGIA DE LAS ALGAS I

PRESENTACION

(Biodiesel de Microalgas)

Proyecto ED14/ 048

Biotecnología en Algas: Cultivando soluciones energéticas y

ambientales del futuro.

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Taller de Bioenergia: biocombustible de microalgas

Biocombustibles a partir de Biomasa Biocombustibles a partir de Biomasa AlgalAlgalMicroalgasMicroalgas

BioBio --refineriarefineria AlgalAlgalUniversidad de ConcepciUniversidad de Concepci óónn

Sergio San Martín P.Bioquímico

Laboratorio MicroalgasCentro de Biotecnología

Universidad de Concepción

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Escenario Actual1.- Agotamiento de las reservas de combustibles fósiles.(creciente demanda)2.- Instabilidad en los precios.3.- Emisiones de gases invernadero.4.- Calentamiento global5.- Alta dependencia energética en Chileimportación de petróleo, actualmente constituye un 98% del abastecimiento total de Chile y el 72% de la matriz energética. 6.- Vulnerabilidad energética en Chile7.- Crisis alimentaria mundial

¿Por qué los Biocombustibles algales?1.- Reducen la emisiones de gases invernaderos2.- Son: Low / neutral carbon footprint a través de la bio-fijación de CO23.- Pueden producir sub y co productos con alto valor agregado.4.- Diversifican la matriz energetica (ERNC alternativa).5.- No compiten con la agricultura convencional y tradicional.

International Energy Agency

OPORTUNIDADES:

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Además, Chile ha presentado un incremento sostenido en sus emisiones de C02 en los últimos años (el año 2008 fue el segundo país que más emisiones generó per capita, después de China)

¿Por qué los Biocombustibles algales?6.- I+D+I es rápida y barata7.- La tecnología desarrollada puede ser escalable8.- Puede combinarse con el tratamiento de aguas (servidas o industriales)Y reciclaje de nutrientes.

Combustibles derivados de la biomasa algal:

•Hidrógeno•Biodiesel (transesterificacion; thermo-cracking)•Bioetanol (fermentación)•Biobutanol•Biogas (digestión anaeróbica)

¿Qué son los Biocombustibles algales?

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Potenciales desafíos de los Biocombustibles algales ?

1.- Crecimiento estable a través del tiempo.

2.- Cosecha.

3.- Conversión de la biomasa en biocombustible.

La idea es no incrementar la crisis alimentaria para solucionar el problema energético.

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•Lab. Microalgas. Centro de Biotecnología.

•Lab. Microalgas y Sistemática Molecular. Departame nto de Botánica.

•Lab. (Macro-) Algas. Departamento de Oceanografía.

•Lab. de Recursos Renovables. Centro de Biotecnologí a.

•Lab. Bio-inorgánica. Departamento de Química Analít ica e Inorgánica.

•Unidad de Gestión. Centro de Biotecnología

•Unidad de Desarrollo Tecnológico UDT

Equipo Multidisciplinario

LINEAS DE I+D+I EN ALGAS DE LA UDEC

INVESTIGACION, DESARROLLO E

INNOVACIONEN

ALGAS

MITIGACIONCO2

TRANSFERENCIATECNOLOGICA

TECNOLOGIACOSECHA

BIOENERGIA

TECNOLOGIACULTIVO

Difusión y Valorización

C&T

COMPUESTOSBIOACTIV OSALTO VALOR BIO-

REM EDIACION

MISION:Desarrollar e implementar una plataforma integrada de investigación, desarrollo e innovación, que fort alezca la asociatividad con el sector público y productivo privado, permitiendo con un fuerte impacto social, la diversificación acuícola de recursos algales y el de sarrollo de potenciales uso basados en la biomasa a lgal.

DR. C. AGURTO 2010

GRUPO DE INTERDISCIPLINARIO DE BIOTECNOLOGIA ALGAL

NUTRA-CEUTICOS

INGREDIENTESY ALIM ENTOSFUNCIONALES BIO-

FÁRM ACOS

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Algae Biofuels Research Group

Áreas de interés en bioenergía

Uso de Micro y

Macroalgas

MITIGACIONCO2

SUB-PRODUCTOS

BIO- H2BIOETANOL

BIODIESEL

CULTIVOSFBRs

RacewaysMar

BIOGAS

BIO-REMEDIACION

Dr. Cristian Agurto M.

biorefinery is a facility that integrates biomass conversion processes and equipment toproduce fuels, power, and chemicals from biomass. The biorefinery concept is analogous totoday's petroleum refineries, which produce multiple fuels and products from petroleum. Industrial biorefineries have been identified as the most promising route to the creation of a new domestic biobased industry.

By producing multiple products, a biorefinery can take advantage of the differences in biomass components and intermediates and maximize the value derived from the biomassfeedstock. A biorefinery might, for example, produce one or several low-volume, but high-value, chemical products and a low-value, but high-volume liquid transportation fuel, whilegenerating electricity and process heat for its own use and perhaps enough for sale ofelectricity.

The high-value products enhance profitability, the high-volume fuel helps meet nationalenergy needs, and the power production reduces costs and avoids greenhouse-gas emissions.

What Is a Biorefinery?

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Modelo de Bio-refineria Algal


Biomasa seca

Aceite Diesel

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Transesterificación de triglicéridos a biodiesel. R1-3 son grupos de hidrocarburos.

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Titulo de la PresentaciónSubtitulo de la presentación

MICROALGAS

Nannochloropsis sp. Tetraselmis sp.

Chaetoceros sp.Chlorella sp.

Nannochloropsis sp. Tetraselmis sp.

Chaetoceros sp.Chlorella sp.

Ventajas:

� Fácil manipulación de cultivos� Altas tasas de crecimiento� Altas densidades celulares� Cultivables en terrenos desérticos� Uso de agua de mar� Uso de CO2 industrial � Aprovechamiento total de la biomasa

Productividad de aceite de microalgas por ha.� Entre 10 y 23 veces mayor que la palma� Entre 132 y 307 veces mayor que la soya

Chisti, 2007


Producción de biodiesel a partir de Aceite de micr oalgas

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Primer proyecto orientado a la producción de combustibles

Primer reporte técnico sobre escalamiento

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Sistema abierto de cultivo masivo o raceway con su respectivo escalamiento a nivel piloto. Fuente: Panades. Cia Ltda. – Astax S.A.

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BQ Sergio San Martín Laboratorio Microalgas

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Morfotipos Celulares de Haematococcus

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Foto-biorreactores


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Comparación de sistemas de cultivo

Tipo de bioreactor VENTAJAS DESVENTAJAS

Race ways, Open ponds

1.- Contracción fácil y barata-2.- Fácil manejo y operación-

1.- Pobre utilización de la luz.2. Dificultad en control de la luz y T°.3.- Evaporación. 4.- Contaminación .5.- Baja producción

Fotobiorreactores1.- Menor Contaminación.2.- Mejor uso de la luz, agua y CO23.-Mejor mezcla.4.- Mayor control del cultivo5.- Mayor Producción

1.- Costos elevados.2.- Acumulación de O2.3.- Biofouling.4.- Daño y estrés celular.5.- Deterioro de material.


Sistema de producción Híbrido

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Modelo conceptual Electricidad- CO2- Biodiesel de

Microalgas


Y. Chisti 2008


Mitigación de CO 2

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Ciencia FicciónMitigación de CO 2

www.algaeatwork.com

Producción de biodiesel a partir de microalgas: evaluación de cepas y optimización de cultivos

(24 meses)


Dirección de Investigación de la

Universidad de Concepción(DIUC Nº 207023044-1.0)

2007 – 2008

Universidad de Concepción

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Manejo biotecnológico de microalgas oleaginosas nativas para la obtención de biodiesel

(30 meses)


FONDO DE FOMENTO AL DESARROLLO CIENTÍFICO Y TECNOLÓGICO

(FONDEF D07I1063)2009 - 2011

EN EJECUCIÓN


Investigadora (or) Función Contacto

Dra. Patricia Gómez V. Director generalInvestigador principal (Obj. 2)

[email protected]

Dr. Cristian Agurto M. Director alternoInvestigador principal (Objs. 3 y 4)Coordinador internacional (M-4)

[email protected]

Dr. Jaime Rodríguez Difusión y cooperación (M-4) [email protected]

Dra. Mariela González Investigador principal (Obj.1) [email protected]

Dr. Patricio Rivera Investigador asistente (Obj.1) [email protected]

Dr. David Contreras Investigador principal (Objs. 5 y 6) [email protected]

Paola Haro Mc (c) Asistente investigación [email protected]

BQ Sergio San Martín Asistente de Investigación [email protected]

Equipo FONDEF D07I-1063

1 Biólogo, 1 Ing. T.T., 1 Secretaria, 2 Técnicos Laborantes y 2 estudiantes

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OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO

Determinar el potencial de microalgas oleaginosas c omo materia prima para la producción de biodiesel, evaluando va riaciones en parámetros de cultivo y mejoramiento genético como métodos de optimización

Módulos del Proyecto:M1 “Optimización de microalgas para la producción de lípidos: objs. 1,2 y 3M2 “Obtención y caracterización de biomasa y aceites ”: objs. 4 y 5M3 “Conversión a Biodiesel ”: obj. 6

Productos:• Cepas de microalgas oleaginosas. • Protocolos de cultivo optimizado.• Protocolos de extracción de aceite y conversión a biodiesel • Biodiesel de microalgas.


OBJETIVOS ESPECIFICOS

1.- Aislar, caracterizar y seleccionar cepas de microalgas nativas oleaginosas para la producción de biodiesel.

2.- Aplicar un programa de mejoramiento genético a cepas oleaginosas seleccionadas

3.- Optimizar las condiciones de cultivo a pequeña y mediana escala para incrementar el contenido lipídico de cepas de microalgas oleaginosas

4.- Implementar y optimizar sistemas de fotobiorreacción para el cultivo a gran escala de microalgas oleaginosas seleccionadas

5.- Optimizar el procedimiento de extracción de aceite

6.- Optimizar el procedimiento de conversión a biodiesel

7.- Generar paquetes tecnológicos y transferirlos al sector productivo

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Titulo de la PresentaciónSubtitulo de la presentación

Implementación de 2 prototipos de fotobiorreactor


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Laboratorio Microalgas

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DiseDise ñño de o de FotobiorreactorFotobiorreactor PlanoPlanoSistema de cultivo en lSistema de cultivo en l íínea de 800 L (200 c/unea de 800 L (200 c/u ))

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ImplementaciImplementaci óón de Prototipo de n de Prototipo de FotobiorreactorFotobiorreactor PlanoPlanoVolumen de cultivo de 200 L Volumen de cultivo de 200 L

Estado inicial del cultivo Progreso del cultivo

ImplementaciImplementaci óón de Prototipo de n de Prototipo de FotobiorreactorFotobiorreactor PlanoPlanoVolumen de cultivo de 200 L Volumen de cultivo de 200 L

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DiseDiseñño de prototipo de o de prototipo de FotobiorreactorFotobiorreactorTubular HorizontalTubular Horizontal

Sistema de cultivo de 300 LSistema de cultivo de 300 L

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ImplementaciImplementaci óón de Prototipo de n de Prototipo de FotobiorreactorFotobiorreactorTubular HorizontalTubular Horizontal

Sistema de cultivo de 300 LSistema de cultivo de 300 L

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Cepa de Chlorophyta: Pirula sp .

Proceso de floculación por variación de pH

Cepa de Diatomea: Phaeodactylum tricornutum

Procesamiento y conversión de la biomasa

Biomasa seca Biomasa molida

Extracción con metanolEx. Soxhlet Subproducto

Arena de diatomeas

Sol. Metanólica +Lípidos y pigmentos

Extracción con hexano y

separación de fasesRotavaporAceite de microalgas

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Las microalgas son muy eficientes en el uso de la luz

AlgomedWolfsburg. Alemania

Latitud : N52°°°°19'09"00

Longitud: E010°°°°33'22"00

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