Peter He y un equipo de investigadores de la Universidad de Auburn en Alabama, EE. UU., recibieron una subvención de 2,5 millones de dólares del Departamento de Energía de EE. UU. para convertir el gas de combustión de las fábricas de pulpa y papel (emisiones de carbono) y las aguas residuales de la acuicultura en proteína a base de algas para alimentos acuícolas.
"Creemos que podemos reducir los desechos dañinos de las industrias de pulpa y papel y de la acuicultura y convertirlos en algo útil", dijo He. "A medida que aumenta la población, también lo hará la demanda de proteínas. Una forma de producir proteínas es a través de la acuicultura, que tiene la mayor eficiencia general en comparación con otros sistemas de producción animal. Para lograr una acuicultura circular, es muy importante convertir los desechos en alimento acuícola".
Como parte de una iniciativa multiuniversitaria/industrial del DOE destinada a avanzar en los desarrollos de algas mixtas para biocombustibles y bioproductos de bajas emisiones de carbono, He se une a los co-investigadores de Auburn, Jin Wang, el profesor Woltosz de Ingeniería Química, Zhihua Jiang, el Profesor Asociado de Ingeniería Química de la Fundación Auburn Pulp and Paper, y Allen Davis, profesor de la Escuela de Pesca, Acuicultura y Ciencias Acuáticas de la Universidad de Auburn. Otros co-investigadores incluyen a Shamin Begum, profesora asociada de ingeniería química en la Universidad Tuskegee, Ling Tao del Laboratorio Nacional de Energías Renovables, Ray Shirley de Packaging Corporation of America y Stephen Dvorak de DVO Inc.
El proyecto tiene como objetivo mejorar significativamente las tecnologías actuales de cultivo de algas aumentando la productividad en un 200%, aumentando la concentración de biomasa en un 300% y reduciendo los costos de producción en un 50%. Además de capturar directamente el dióxido de carbono del gas de combustión y convertirlo en algas, la utilización de algas como alimento acuícola aumenta aún más la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
El éxito de este proyecto, dijo He, depende de tres innovaciones clave: utilizar biopelículas microbianas secas como biocatalizadores para intensificar el proceso de conversión de gas de combustión y mejorar la productividad de biomasa; adaptar técnicas avanzadas y energéticamente eficientes de deshidratación y secado de pulpa y papel para la deshidratación y secado de algas; y enfoques de ingeniería de sistemas que empleen integración de materias primas, integración logística, integración de procesos e integración de energía/calor.
"Varios estudios han demostrado que el cultivo de microalgas basado en biopelículas tiene muchas ventajas sobre los estanques y los fotobiorreactores convencionales", dijo He. "Una innovación clave de nuestra solución es la biopelícula seca. Al secar la biopelícula, el transporte de dióxido de carbono al biocatalizador se mejorará significativamente, por lo tanto, mejorando la absorción de dióxido de carbono y la productividad de biomasa".
Un prototipo de banco de pruebas del fotobiorreactor de biofilm de cocultivo circulante (CCBP) recientemente patentado desarrollado en la Universidad de Auburn. La tecnología propuesta en este proyecto, el fotobiorreactor de biofilm "seco", se basa en CCBP, que se utilizará como plataforma para el cultivo intensivo de microalgas a partir de gas de combustión y aguas residuales de pesca. Foto: Universidad de Auburn.
El proyecto dividirá las tareas específicas entre los investigadores. He y Wang optimizarán y evaluarán cuantitativamente la productividad de las algas en un fotobiorreactor de biopelícula seca de laboratorio de 104 litros utilizando gas de combustión y aguas residuales de acuicultura. Se espera que esto ajuste finamente la tecnología y optimice los parámetros de operación.
Los investigadores pasarán a un prototipo de 1.000 litros estilo invernadero, que será desarrollado por DVO, para realizar pruebas piloto en la pesca de la Universidad de Auburn.
Jiang, quien también dirige el Centro de Ingeniería de Papel y Biorecursos de Alabama, probará, optimizará y comparará diferentes técnicas de deshidratación de microalgas en su laboratorio para mejorar significativamente la cosecha de algas en métricas económicas y de sostenibilidad.
El laboratorio de Davis supervisará la evaluación del perfil nutricional, la seguridad y la eficacia de los ingredientes del alimento acuícola para posibles aplicaciones comerciales de alimentos acuícolas.
"Crear alimento acuícola a base de algas es crucial no solo para la acuicultura sostenible sino también para reducir nuestra huella ambiental", dijo He. "Al utilizar productos de desecho, como las emisiones de las fábricas de papel y las aguas residuales, y convertirlos en recursos valiosos, estamos contribuyendo activamente a un planeta más saludable. Es increíblemente gratificante saber que nuestro trabajo no solo apoya al medio ambiente sino que también juega un papel importante en garantizar la seguridad alimentaria para las generaciones futuras".
