La Red Algatec fija sus objetivos en base a la creación de nuevos conocimientos para impulsar los conceptos de biorrefinería de microalgas y una economía circular. Ambos, implican el desarrollo de una tecnología de máximo aprovechamiento de las microalgas mediante el reciclado de aguas residuales y el aprovechamiento energético de la biomasa, optimizados desde una perspectiva de integración económica.
Algatec se estructura en base a las siguientes 3 LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN, sobre las que se determinan los objetivos principales:
1.- CULTIVO DE MICROALGAS. Las microalgas se han propuesto como un modelo de biorrefinería donde múltiples compuestos pueden ser producidos simultáneamente a partir del cosechado de su biomasa. Sin embargo, su cultivo requiere grandes cantidades de agua y un suministro de nutrientes que consecuentemente convierte el cultivo de microalgas a escala comercial en un proceso económicamente poco eficiente. El manejo de las aguas residuales es una preocupación creciente en todo el mundo debido al aumento de la población e industrialización. Las plantas convencionales de tratamiento de aguas residuales generan efluentes (primarios, secundarios y terciarios) con alta riqueza y variedad de nutrientes, lo que hace que las aguas residuales se consideren los medios más adecuados para el cultivo de microalgas. Es importante destacar que, esta forma de cultivo es sostenible y no competitiva con recursos de agua dulce.
Dentro de esta línea, se plantean como objetivos principales:
- Objetivo 1.1: Estudio de consorcios (microalga-bacteria) y desarrollo de cepas de interés biotecnológico que aporten versatilidad y eficacia al cultivo de microalgas en aguas residuales. Este objetivo se desarrollará mediante la tecnología como CRIS-Cas.
- Objetivo 1.2: Obtención de consorcios de microalgas y bacterias tanto artificiales como naturales con los siguientes fines: i) aplicaciones industriales (biorremediación de efluentes y bioporducción de compuestos); ii) Estudio de la composición y dinámica de los consorcios naturales utilizados en la depuración de aguas residuales con fines de control y seguridad del proceso. Este objetivo se desarrollará mediante técnicas microbiológicas clásicas y técnicas ómicas.
- Objetivo 1.3: estudio de la localización óptima de las plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas en base a parámetros ambientales que afectan al crecimiento de microalgas y valoración del comportamiento in situ de los cultivos.
2.- APROVECHAMIENTO DE BIOMASA: PRODUCTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO Y BIOENERGÍA. Las microalgas son materias primas atractivas porque sus paredes celulares son ricas en celulosa, pero normalmente carecen de hemicelulosa y lignina, lo que facilita la descomposición de la biomasa en azúcares fermentables y permite un pretratamiento más suave. Además, la extracción de productos de alto valor de la biomasa previa a la fermentación (lípidos, pigmentos, aminoácidos o proteínas), ayuda a la viabilidad económica de este tipo de producción de biocombustibles. Además, la compleja composición de microalgas y cianobacterias incluye productos valiosos como los carotenoides y lípidos con ácidos grasos omega3, en especial de EPA y DHA, con gran interés en los sectores alimentario y farmacéuticos y con un importante mercado internacional.
Esta línea de investigación se desarrolla en base a la consecución de los siguientes objetivos principales:
- Objetivo 2.1: obtención y extracción de compuestos de alto valor añadido o interés industrial (compuestos bioactivos o lípidos fraccionados) de la biomasa de microalgas cultivada mediante técnicas de extracción avanzadas.
- Objetivo 2.2: estudio y desarrollo de bioenergías sostenibles partir de la biomasa residual de microalgas: i) licuefacción hidrotérmica (catalítica); ii) producción en biogás mediante digestión anaerobia.
Esquema de los procesos de liceufacción hidrotérmica y digestión anaerobia para la obtención de bio-oil y biogás, respectivamente.
3.- ECONOMÍA CIRCULAR: GANAR-GANAR.
Las microalgas constituyen una poderosa plataforma biotecnológica para la producción de una amplia gama de productos de valor agregado a partir del reciclado de residuos, ya sea el propio CO2, las aguas residuales domésticas u otros residuos más complejos, jugando un papel fundamental dentro de lo que hoy en día se conoce como economía circular. La integración energética de los diferentes procesos es una constante en cada una de las actividades que se realizan en el proceso, así como la evaluación de la viabilidad ambiental y energética mediante la integración del Análisis del Ciclo de Vida (ACV), que determinará los aspectos a mejorar y permitirá proponer soluciones a los mismos.
Los objetivos principales que rigen el desarrollo de esta línea de investigación son:
- Objetivo 3.1: optimización del proceso desde un punto de vista de su integración energética.
- Objetivo 3.2: evaluación de la viabilidad ambiental y energética y análisis de los impactos socioeconómicos.