La contaminación del aire y del agua plantea desafíos importantes en nuestro mundo actual. Pero las microalgas, como la Chlorella vulgaris, están emergiendo como una prometedora solución en la purificación del agua y aire.
Álvaro Bayón
Biólogo y divulgador científico
Muy Interesante.es
La contaminación del aire y del agua plantea grandes desafíos para nuestro mundo. Afecta negativamente a la salud de personas, animales, plantas y ecosistemas completos, y propicia un cambio climático antropogénico que casi se percibe como imparable. Las aguas residuales, producto inevitable de la actividad humana, son responsables en gran parte de la contaminación de las aguas; y en la atmósfera, el CO₂ y otros gases de efecto invernadero se acumulan sin control, con los resultados bien conocidos.
En este panorama, que puede parecer desolador, no son pocos los grupos de investigación que buscan la forma de reducir la emisión de contaminantes al agua y al aire, e incluso de capturar y retener los contaminantes ya existentes con vista a reducir sus efectos negativos. Una de las estrategias que pueden ser más exitosas en este campo es el uso de las microalgas, como Chlorella vulgaris.
Microalgas ‘Chlorella vulgaris’ en microscopía óptica. Sinhyu/iStock
Chlorella vulgaris, la microalga limpiadora
Se trata de una microalga eucariota unicelular, perteneciente al gran grupo de las clorófitas o algas verdes. En algunos países como Japón, esta alga, fresca o deshidratada, se emplea como aditivo alimentario o como suplemento nutricional—más del 50 % de su peso seco es proteína de buena calidad nutricional, además de vitaminas y minerales—, motivo por el cual se ha desarrollado su cultivo. También se emplea de forma más o menos generalizada en la elaboración de piensos para ganadería o acuicultura y como fertilizante. Además se han comprobado otras muchas virtudes en el campo del biocombustible y la biorremediación. Esto hace de esta microalga un organismo de gran interés biotecnológico.
Por un lado, algunas cepas de C. vulgaris producen una cantidad elevada de lípidos —hasta el 40 % de su peso seco—, lo que las convierte en una buena fuente de biocombustible. Esa producción de lípidos por unidad de biomasa recolectada puede ser hasta 20 veces superior a la de las plantas y, a diferencia de otros productos, como el maíz, la soja o la colza, el cultivo de microalgas no compite con la industria alimentaria. Y aunque siguen siendo combustibles, y por lo tanto, su uso no ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, sí pueden ser una alternativa más adecuada que el uso de biocombustibles procedentes de plantas de cultivo o, más aún, de combustibles fósiles, como solución temporal que allane el camino hacia un escenario de cero emisiones.
Aunque, por otro lado, su mayor virtud se encuentra en el campo de la biorremediación. La facilidad de su cultivo se suma, aquí, a su extraordinaria capacidad de captación y asimilación de múltiples tipos de contaminantes distintos. Y en este sentido, las aplicaciones son muy prometedoras.
Microalgas como aditivo alimentario o complemento. jirkaejc/iStock
Purificación de agua con microalgas
C. vulgaris crece en el agua. En su metabolismo, esta microalga es capaz de captar y retener diferentes tipos de contaminantes de su entorno, incluyendo derivados inorgánicos del nitrógeno y del fósforo, otros fertilizantes, detergentes, pesticidas, fármacos e incluso metales pesados.
El investigador Juan M. Méndez-Contreras, del Instituto Tecnológico de Orizaba, en México, lideró una investigación donde analizaban el potencial de eliminación de carbono y nitrógeno de C. vulgaris en aguas residuales procedentes de la industria, con resultados fascinantes. Tal y como se muestra en el estudio, publicado en 2022 en la Journal of Environmental Science and Health, los investigadores, empleando un fotobiorreactor de microalgas, consiguieron un nivel de eliminación de demanda química de oxígeno superior al 95 % —este parámetro mide la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar la materia orgánica de las aguas residuales—.
Estos resultados tan prometedores, mostrados en la industria avícola, se pueden aplicar en la mayor parte de los sectores industriales, y en el tratamiento de aguas urbanas. Pero también pueden ser métodos eficaces para limpiar masas de agua contaminadas en la naturaleza.
Garbiair, árbol artificial instalado en Barakaldo. Bromalgae
Un aire limpio con ‘Chlorella’
Además de su capacidad para reducir drásticamente los contaminantes presentes en el agua, las microalgas también prometen su eficiencia en la descontaminación del aire. Su mero desarrollo, mediante la fotosíntesis, captura dióxido de carbono del ambiente y devuelve oxígeno mientras recibe luz. El carbono resultante es retenido por las microalgas y pasa a formar parte de su organismo. Dado que, a diferencia de las plantas, las microalgas no tienen tallo, raíces ni otras estructuras vegetativas carentes de la función fotosintética; todo su cuerpo puede fotosintetizar, por lo que su eficiencia es mucho mayor que la de los árboles.
Además, si son cultivadas en un acuario, puesto que se desarrollan en un medio acuático, al inyectar aire contaminado en él, las algas retienen esos contaminantes, del mismo modo que en el agua.
Inspirados en estos principios, recientemente, la empresa vizcaína Bromalgae, especializada en biotecnología ambiental, ha desarrollado lo que han denominado como ‘arbol artificial’, que consiste en una estructura de metal que sostiene, a cierta altura, un tanque con cultivo de microalgas. El ingenio se denomina GarbiAir, ‘aire limpio’ —del euskera garbi, ‘limpio’, y del inglés air, ‘aire’—, y se ofrece como una solución urbana para reducir la contaminación ambiental, especialmente, los óxidos de nitrógeno y el CO₂.
El fabricante presenta su invento en dos tamaños, uno más pequeño, con un volumen de 300 litros de cultivo de microalgas, y otro más grande, de 1200 litros. El prototipo de GarbiAir ya está en funcionamiento en el BIC Ezkerraldea, en Barakaldo (País Vasco), y según la empresa, los resultados preliminares de laboratorio son prometedores: su versión de mayor tamaño debería mostrar una capacidad de captación de dióxido de carbono equivalente a 1000 árboles jóvenes.
Solo queda esperar a que los investigadores verifiquen si esos resultados preliminares se ven confirmados en la calle.
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Referencias:
Gutiérrez-Casiano, N. et al. 2022. Removal of carbon and nitrogen in wastewater from a poultry processing plant in a photobioreactor cultivated with the microalga Chlorella vulgaris. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 57(7), 620-633. DOI: 10.1080/10934529.2022.2096986
Hena, S. et al. 2023. Biofixation of Carbon Dioxide Using Chlorella vulgaris. Industrial & Engineering Chemistry Research. DOI: 10.1021/acs.iecr.3c00525
Peter, A. P. et al. 2022. Environmental analysis of Chlorella vulgaris cultivation in large scale closed system under waste nutrient source. Chemical Engineering Journal, 433, 134254. DOI: 10.1016/j.cej.2021.134254
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Fuente:
