Efecto de la temperatura en el crecimiento de microalgas y la remoción de nutrientes en agua de invernaderos

"Cada día la densida poblacional va en aumento, y con ella también lo hace el uso y la contaminación de agua, sobretodo la proveniente del sector agrícola al ser una de las mayores fuentes de contaminación, pues utiliza hasta el 78% del recurso hídrico de México. Actualmente menos del 30% del efluente de cultivos es tratado antes de ser desechado, por lo que los nutrientes remanentes son descargados a ríos, lagos e incluso mantos acuíferos, generando el crecimiento descontrolado de plantas y algas que, con el paso del tiempo alteran la flora y fauna naturales. Este proceso, conocido como eutrofización, puede evitarse con tratamiento del agua adecuado para eliminar sales -como nitratos y fosfatosantes de ser desechados al ambiente. Una de las técnicas más prometedoras de los últimos años es mediante el uso de microalgas, ya que éstas aprovechan los nutrientes contenidos en el agua para producir biomasa, misma que tiene un alto valor nutricional gracias a que contiene hasta un 50% de proteínas (incluyendo aminoácidos esenciales), vitaminas, minerales, lípidos esenciales, entre otros. Sin embargo una de las principales dificultades que presenta su cultivo es el control de la temperatura, ya que resulta costoso mantenerla en el rango óptimo. Por ello es importante trabajar con especies que tengan la capacidad de adaptarse a altas y bajas temperaturas, es decir, que la sean capaces de producir altas concentraciones de biomasa en un amplio rango de temperaturas. En este trabajo se cultivaron dos especies de microalgas: Chlorella vulgaris y Scenedesmus sp. en agua de descarga de invernaderos hidropónicos a diferente temperaturas (23, 27, 29 y 31°C), en un fotobioreactor de panel plano con capacidad de 390±10 ml, en donde se controló el fotoperiodo, la agitación, intensidad de luz y el pH. La máxima producción de biomasa en el caso de C. vulgaris se obtuvo en el cultivo de 31°C, con 11.5 g∙L-1, crecimiento específico de 1.27 d-1 y remoción de fosfatos y nitratos de 118.35 y 193.10 mg∙L-1, respectivamente; mientras que para Scenedesmus sp. los valores fueron: 7.65 g∙L-1, crecimiento específico de 1.38 d-1, remoción de fosfatos y nitratos de 58.53 y 80.77 mg∙L-1, respectivamente, a 23°C. Ambas especies mostraron alta producción de biomasa en las diferentes temperaturas, excepto por Scenedesmus sp a 35°C, ya que mostró incremento en la biomasa hasta después de 7 días de cultivo. Es posible cultivar microalgas y obtener una alta concentración de biomasa, a la vez que se reducen los nutrientes en más del 70% aún en altas temperaturas. Este trabajo es el primer paso hacia mantener cultivos semicontinuos, por lo cual, el siguiente paso es realizar estudios para evaluar el tiempo de retención hidráulica que favorezca tanto el crecimiento como la remoción de nutrientes durante un tiempo más prolongado para evaluar la influencia de las estaciones en el crecimiento de las microalgas."

"Population has been drastically increasing in the past years, and with it, so has been water pollution, especially from the agricultural sector since it is one of the major pollution sources, using up to 78% of the water resource in Mexico. Currently, less than 30% of the crop effluent is treated before being discharged, so the remaining nutrients are discharged into rivers, lakes and even groundwater, generating uncontrolled growth of plants and algae that, with the passage of time, alter the natural flora and fauna. This process, known as eutrophication, can be avoided by treating water to remove salts - such as nitrates and phosphates - before discharging into the environment. One of the most promising techniques in recent years is the use of microalgae, since they take advantage of the nutrients contained in the water to produce biomass, which has a high nutritional value because it contains up to 50% protein (including essential amino acids), vitamins, minerals, essential lipids, among others. However, one of the main difficulties presented by its cultivation is the control of the temperature, since it is expensive to maintain it in the optimum range. Therefore, it is important to work with species that have the capacity to adapt to high and low temperatures, that is, they can produce high concentrations of biomass over a wide range of temperatures. In this work two species of microalgae were cultivated: Chlorella vulgaris and Scenedesmus sp. in drainage water from hydroponic greenhouse at different temperatures (23, 27, 29 and 31°C), in a flat panel photobioreactor with a capacity of 390 ± 10 ml, where photoperiod, agitation, light intensity and pH are fully controlled. The maximum biomass production in the case of C. vulgaris was obtained in the culture of 31°C, with 11.5 g∙L-1, specific growth rate (μ) of 1.27 d-1 and removal of phosphates and nitrates from 118.35 and 193.10 mg∙L-1, respectively; while for Scenedesmus sp. values were: 7.65 g∙L-1, specific growth rate (μ) of 1.38 d-1, removal of phosphates and nitrates from 58.53 and 80.77 mg∙L-1, respectively, at 23°C. Both species showed high biomass production at different temperatures, except for Scenedesmus sp at 35 ° C, as its biomass increased only after 7 days of cultivation. It is possible to grow microalgae and obtain high concentration of biomass, while reducing nutrients by more than 70% even at 35°C in the case of C. vulgaris. This work is the first step towards maintaining semicontinuous cultures. Next step is to perform studies to evaluate the hydraulic retention time that favors both growth and nutrient removal for a longer time."