Resumen

El estudio de cultivo del alga Espirulina spp. En condiciones de laboratorio es de interés debido a que en los últimos años se han descubierto sus grandes propiedades, ya sea como suplemento alimenticio o como en este caso utilizada para la biorremediación de un problema global como lo es la contaminación a la atmósfera por gases de efecto invernadero de origen antropogénico, este trabajo busca ofrecer una alternativa verde al gran problema de la contaminación hacia la atmosfera utilizando el proceso natural que utilizan todas las plantas, en específico aquellas que contienen clorofila, para sintetizar su alimento que es la fotosíntesis, lo que hace necesario conocer factores importantes como el crecimiento, las condiciones óptimas del cultivo, nutrientes, eficiencia, etc. del alga espirulina. Se considera esta alga también clasificada como cianobacterias del orden Chroococcales para realizar el proceso de la fotosíntesis ya que en proporción es 300 veces más eficiente para degradar dióxido de carbono que un árbol (macro plantas).

El alga al degradar el dióxido de carbono encuentra sus nutrientes necesarios para reproducirse y generar así biomasa la cual puede ser utilizada en diversos procesos y productos como suplementos alimenticios debido a su gran concentración de lípidos y nutrientes, elaboración de biocombustibles como bioetanol, alimento para ganado, fabricación de papel entre muchas otras cosas haciendo así a este proyecto sustentable.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

A partir de la revolución industrial se sobre exploto el uso de combustibles fósiles y de carbón para el uso de motores de combustión interna o de maquinas de vapor en las diferentes industrias, cuyo funcionamiento genera dióxido de carbono, debido a el uso indiscriminado de estos compuestos, la atmósfera sufre un daño permanente que es agujero en la capa de ozono, que a su vez causa el efecto invernadero en el planeta, las personas que vivieron en el siglo XIX tenían nulo conocimiento de la repercusión que causaría el uso indiscriminado de estos contaminantes hasta que en el año de 1952 la ciudad de Londres se cubrió por una espesa capa de niebla, que entre los días 5 y 9 de diciembre causo la muerte de 12000 londinenses.

A partir de este suceso se dio un importante impulso a los movimientos ambientales y llevó a una reflexión acerca de la contaminación atmosférica, pues el humo había demostrado gran potencial letal. Entonces se tomaron nuevas medidas legales, restringiendo el uso de combustibles fósiles en la industria. En los años siguientes, una serie de normas legales como la Clean Air Act 1956 y la Clean Air Act 1968, restringieron la contaminación del aire.

Es asi como se le dio relevancia a la problemática de la contaminación ambiental, sin embargo el daño a el medio ambiente persiste y la sociedad debe de tomar acciones preventivas y correctivas ante este hecho para heredar a las siguientes generaciones un mundo mejor.

Antecedentes

De la descomposición química de la marga y la caliza, el químico escocés Joseph Black, en el siglo XVIII, obtuvo un gas al que denominó “aire fijo”. Más adelante, el también químico Antoine Lavoisier, que sentó las bases de la química moderna, en uno de sus experimentos sobre combustión, identificó a un gas de las mismas características que el “aire fijo” de Joseph Black y que denominó dióxido de carbono.

La recesión económica tiene sus consecuencias positivas. Por tercera vez en el último medio siglo, las emisiones globales de CO₂ descenderán significativamente, un 3% en este caso, según la Agencia Internacional de la Energía.

Pese a los intentos de aprovechar las dos anteriores crisis económicas que también provocaron un descenso en las emisiones (la crisis del petróleo de 1973, y el desmorone del bloque soviético a finales de los 80) para el impulso de energías renovables y método más eficientes de generación y uso energético, seguimos en una situación similar a 1973.

Todavía dependemos del petróleo, el motor de combustión sigue dominado el motor de más de 9 de cada 10 coches fabricados y la generación energética sigue usando intensivamente carbón, pese a los avances en eficiencia y al uso de gas natural por parte de los países ricos, más dispuestos a renovar sus plantas energéticas.

Objetivo

OBJETIVO GENERAL

Realizar un biorreactor de alga espirulina para degradar CO₂.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Diseñar un biorreactor para el alga espirulina.
• Deterniman los parametros adecuados para la reproduccion del alga espirulina
• Determinar la eficiencia del alga para fijar dioxido de carbono
• Reutilizar la biomasa obtenida del alga.

Justificación

Este proyecto se está realizando para dar una opción verde a la emanación incontrolable mundial, nacional y local de CO₂.

A nivel mundial las emanaciones de CO₂ están dañando la capa de ozono y por consiguiente esto causa graves afectaciones y alteraciones climáticas por esto, la industria, cada vez se está preocupando más por controlar emisiones de dioxido de carbono, a nivel nacional, México se encuentra en fase inicial con respecto a la reducción de CO₂, dando así cuenta del rezago a nivel industrial, a nivel local se debe de controlar el consumo de combustibles fósiles, los cuales generan CO₂.

la utilización del alga espirulina es 300 veces mas eficiente para fijar dióxido de carbono que la de un árbol, dandole así a la industria la opción de implementación de nuestro proyecto para disminuir sus niveles de emanación a la atmosfera de este contaminante y a la vez concientizando a la población para  que deje de utilizar automóviles y en su lugar utilizar cada vez más transportes no contaminantes como la bicicleta.

Hipótesis

Se pretende que dejando cultivar el alga espirulina, se realice el proceso de la fotosíntesis para obtener oxígeno que sera liberado a el ambiente, después poder reutilizar la biomasa, y así aprovechar todo lo que ocupamos en nuestro proyecto, lograr degradar el CO2 y con ello obtener oxígeno y biomasa.

Método (materiales y procedimiento)

Primera etapa experimental

Todos los ensayos se llevaron a una condición lumínica de 58.59 μmol/m2.s (aprox. 3000 lux), generada por 2 lámparas de luz día, acopladas a para generar fotoperiodos de 12h y 12h (luz y oscuridad) y ayudar a mantener la temperatura en 25 +/- 2 ^oC (Pedraza, 1989). Los cultivos se mantuvieron en agitación por un periodo de 5 días.

Microorganismo

Durante el desarrollo del trabajo experimental se utilizó la cepa de Spirulina spp. que se extrajo de spirulina comercializa en forma de tabletas comprimidas.

Inoculo

La cepa fue mantenida durante 20 días a una temperatura de 25+/- 2 ^oC y a 3000 lux Se utilizó un volumen efectivo de trabajo de 750 mL agitado por aire procedente de dos bombas de aire. Todos los ensayos se iniciaron con un 10% (v/v) de este inoculo (Rafiqul, 2005).

Ensayos de pH

Se evaluaron tres ensayos con valores de pH inicial de 8.2, 8.6, 9.0, 9.4, 9.8 y 10.2; con un volumen efectivo de trabajo de 250mL, agitados por aireación valorando su pH por triplicado.

Material

centrifuga
tubos de ensayo
peachímetro
conductimetro
turbidimetro
luxometro
matraces

Galería Método

Resultados

El estudio del crecimiento del cultivo de la Spirulina spp., durante las primeras 30 h permitió́ determinar la cinética del proceso en su fase de adaptación, factor determinante para el conocimiento del desarrollo de esta cianobacterias.

Al evaluar el desarrollo del cultivo hasta su culminación, en todos los ensayos con diferentes valores de pH, se observaron las etapas de crecimiento bien definidas: fase de adaptación, fase exponencial y fase estacionaria, lo cual demostró́ que Spirulina spp. es capaz de crecer bajo un intervalo amplio de valores de pH, teniendo como principal característica la alcalinización del medio. Aunque tal comportamiento demuestra una gran adaptabilidad de la cianobacteria a diferentes pH, también se observó que este parámetro afecta la producción de biomasa al constituirse en factor limitante del crecimiento lo cual está de acuerdo con hallazgos anteriores

Galería Resultados

Discusión

Durante la fase lag, el cultivo de Spirulina spp. se acopló a las condiciones establecidas, la tasa de crecimiento fue baja, pero se incrementó́ paulatinamente con el tiempo de cultivo, comportamiento semejante al encontrado por Becker, (1982). y en el caso específico estudiado esta variable no fue suficientemente alta para favorecer el crecimiento.

alcalinidad favorecían de mejor manera el aumento progresivo de la biomasa. Para esta etapa es importante considerar el pH en el cual se presente un menor tiempo de adaptación, con el fin de obtener un mayor rendimiento en el periodo productivo. Se ha asegurado que el intervalo óptimo de pH para una buena preservación en la viabilidad de las células de Spirulina spp. en medio Zarrouk es de 9.4 – 10.3 (Monaselidze, 2002), sin embargo, los resultados obtenidos en el presente estudio muestran que a un pH inferior al intervalo anterior (pH 9.0), se obtiene la menor fase de adaptación con respecto a los valores establecidos para otros ensayos y para el control.

Conclusiones

El comportamiento descrito anteriormente de la Spirulina spp. se evidencia también en la máxima biomasa alcanzada: los ensayos con pH de partida 8.2, 8,6 y 10.2 fueron menores al control; mientras que los ensayos a que iniciaron a pH 9.0, 9.4 y 9.8 presentaron concentraciones de biomasa superiores a los ensayos iniciales y al control, Lo anterior concuerda con estudios recientes en donde se optimizaron las condiciones ambientales en el laboratorio dando como resultado un crecimiento de biomasa de 2.7 g/L

Bibliografía

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography