Cuando hablamos de microalgas, mucha gente piensa simplemente en el verdor del agua, pero la realidad es que estamos ante un mundo fascinante y complejo. Estas criaturas microscópicas tienen una capacidad asombrosa para moverse y colonizar entornos muy diversos, ya sea flotando a la deriva en el océano o creciendo en cultivos de microalgas controlados por el hombre para generar energía.
Entender cómo se distribuyen y cómo podemos manipular esa dispersión es la clave para aprovechar sus beneficios. Desde el impacto ambiental de las especies invasoras hasta la ingeniería necesaria para concentrar biomasa, el estudio de las microalgas es un campo donde la biología y la física se dan la mano para resolver problemas reales de sostenibilidad.
El viaje global: ¿Cómo se dispersan en el océano?
Las microalgas no se quedan quietas. Las diatomeas, por ejemplo, son auténticas viajeras que utilizan las corrientes marinas para realizar una dispersión global. A diferencia de los animales terrestres, que se topan con montañas o desiertos, estas algas encuentran pocas barreras físicas, lo que hace que sus comunidades en los polos sean sorprendentemente similares a pesar de la distancia.
Sin embargo, no todo es natural. La actividad humana ha acelerado este proceso. Se ha detectado que el biofouling o incrustaciones biológicas en los cascos de los barcos es un vector crítico, similar a lo que ocurre en el sistema de microalgas del Puerto de Alicante para mitigar impactos. Muchas especies, incluso las que producen toxinas, logran sobrevivir a las pinturas antifouling gracias a mutaciones genéticas espontáneas, lo que les permite viajar largas distancias y colonizar ecosistemas donde no deberían estar, provocando daños económicos y ambientales considerables.
Optimización del cultivo en fotobiorreactores
Para aprovechar las microalgas a nivel industrial, necesitamos que estén bien distribuidas dentro de los reactores. Aquí es donde entra en juego la dinámica de fluidos computacional (CFD). Al analizar la velocidad del gas y la turbulencia en columnas de burbujeo, se ha visto que una buena dispersión celular mejora drásticamente el suministro de nutrientes y la oxigenación.
Ojo, que no todo es subir la potencia. Si la disipación de energía es excesiva, se pueden crear zonas peligrosas que causen daños en las células. Lo ideal es encontrar un equilibrio; por ejemplo, aumentar la altura del cultivo manteniendo el caudal de gas puede ayudar a que las células se repartan mejor sin estresarlas demasiado.
Recolección y concentración: El reto de la biomasa
Uno de los mayores quebraderos de cabeza es cómo sacar las microalgas del agua, ya que suelen estar muy diluidas. Los métodos tradicionales como la centrifugación o la filtración suelen ser demasiado caros o ineficientes porque las algas son blandas y obstruyen los filtros.
- Molienda Vibratoria: Se utilizan molinos que, mediante frecuencias armónicas, rompen la pared celular. Esto expone superficies hidrófobas, facilitando que las algas se unan a burbujas de aire.
- Flotación Adsortiva: Una vez acondicionadas, se usan celdas de flotación (como la celda de Jameson) donde las microalgas son capturadas por burbujas y ascienden formando una espuma rica en biomasa.
- Sistemas de molienda: Dependiendo de la especie, como la Dunaliella salina, se pueden usar esferas de vidrio o varillas de acero para lograr una rotura celular eficiente sin desintegrar totalmente la partícula.
Biorremediación y aprovechamiento de residuos
Las microalgas son auténticas esponjas de contaminantes. Se han implementado procesos híbridos en Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR) para transformar los residuos en energía. Utilizando especies como Chlorella vulgaris, es posible eliminar porcentajes altísimos de nitrógeno y fósforo, limpiando el agua de forma natural.
Este proceso no solo limpia el agua, sino que genera una biomasa cargada de proteínas y lípidos. Al cultivar algas en digestatos de digestión anaerobia o aguas de almazaras, se logra reducir la demanda química de oxígeno (DQO) mientras se produce materia prima para biocombustibles como el biodiesel y el bioetanol.
La gestión inteligente de la dispersión, el control preciso de los biorreactores y la implementación de técnicas de recolección mecánica permiten que estas especies pasen de ser un problema ambiental en los puertos a una solución tecnológica sostenible para la limpieza de aguas y la generación de energía verde.