Sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas.

Permite obtener un cultivo final de microalgas a partir de un cultivo de sembrado empleando el cauce de un río seco.

Comprende un reactor abierto (1) consistente en el cauce de un río seco o de un barranco, acondicionado y compartimentado en balsas (2); medios de aporte de nutrientes (7); medios de aporte de agua (10); y medios de sembrado (5) que aportan el cultivo de sembrado. Los medios de sembrado (5) pueden ser fotobiorreactores (5) cerrados o una parte del cultivo final recirculado. Los medios de aporte de agua (10) son preferentemente pozos (6) ubicados en las cercanías del sistema. El sistema se abastece de la energía resultante de la combustión de una parte del cultivo final obtenido.

Sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas.

Objeto de la invención

La presente invención se puede incluir en el campo técnico de la obtención de microalgas. Asimismo, la invención tiene cabida en el campo del acondicionamiento y recuperación de entornos naturales deteriorados.

El objeto de la invención consiste en un sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas que permite la recuperación de entornos naturales deteriorados.

Antecedentes de la invención

Las microalgas son microorganismos "fijadores de dióxido de carbono", puesto que debido a que su alimentación es, en general, fotosintética, transforman la luz solar en energía química mediante fotosíntesis, asimilando carbono en forma de dióxido de carbono.

Estos organismos son fuente de bioproductos de gran importancia económica. Algunas especies almacenan elevadas concentraciones de lípidos. Su contenido en proteína es por término medio del 65% en base seca, superior al de otros alimentos naturales y presentan una elevada concentración de vitaminas, minerales y otros nutrientes. También contienen ácido gammalinoleico, estimulante de las prostaglandinas, reguladoras de la actividad de las células del organismo. Algunas especies contienen luteína, que puede reducir el riesgo de diversos tipos de cáncer, enfermedades cardíacas y oftalmológicas. Otros compuestos de microalgas presentan también acciones anticarcinogénica, antimutagénica, estimuladora del sistema inmune, desintoxicante y reductora del colesterol y la hipertensión. Ciertas especies presentan concentraciones elevadas de beta-caroteno, antioxidante y eficiente captador de radicales. Por otra parte, las microalgas representan una importante reserva de ácidos grasos omega-3, cuyos derivados son efectivos en la prevención y el tratamiento de, entre otras, enfermedades coronarias, agregación plaquetaria, niveles anómalos de colesterol, y algunos tipos de cáncer, siendo además altamente prometedoras para el tratamiento de ciertas formas de enfermedad mental.

Por todo ello, el empleo de microalgas comprende aplicaciones muy diversas (6-9), como la fabricación de medicinas, aditivos alimentarios o alimentos para consumo humano. Además de su uso forrajero, las microalgas se utilizan en la acuicultura en el crecimiento de los bivalvos (9), para estados larvales de algunas especies de crustáceos y para estadios tempranos de peces por su alto contenido proteico.

Adicionalmente, en los últimos años se ha manifestado su potencial como fuente energética, dado su elevado contenido en sustancias de elevado valor energético. Así, por ejemplo, el aceite acumulado por las microalgas, tras un proceso de transesterificación, podría ser destinado a la producción de biodiesel (10-11), y los residuos aprovechados por su poder calorífico, e incluso las microalgas pueden ser utilizadas directamente como combustible en los sistemas adecuados o como fuente de materias primas en procesos térmicos.

Entre los sistemas abiertos de producción industrial de biomasa, destacan los de tipo carrusel, constituidos por circuitos cerrados de canales poco profundos (15-20 cm.), donde el medio de cultivo es impulsado mediante paletas, requiriéndose grandes áreas de terreno (500-5000 m²) (19), pero tienen como ventaja el bajo costo de producción de biomasa algal (20). Sin embargo, presentan varios inconvenientes: baja productividad, fácil contaminación, difícil recuperación del producto de medios diluidos y dificultad para el control de temperatura. Estos sistemas deben ser sembrados con un caudal y una concentración de algas adecuada al crecimiento en el tiempo pre- visto.

Existen numerosas actuaciones de diversos organismos oficiales sobre barrancos y cauces de ríos seco, con desvíos de los mismos por infraestructuras viales, accesos a distintas zonas urbanas o por otros conceptos. Frecuentemente, se encuentran en estado virgen y/o deteriorado, incluso en zonas próximas a núcleos urbanos. El mantenimiento de estos entornos no es siempre el adecuado y se encuentran, a menudo, descuidados, sucios e incluso obstruidos, lo que los hace infuncionales y peligrosos.

Descripción de la invención

La presente invención resuelve los inconvenientes anteriormente mencionados por medio de un sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas que comprende un reactor abierto consistente en un espacio natural, tal como un barranco, una zona medioambientalmente degradada o el cauce de un río, convenientemente habilitados para funcionar como reactor abierto.

La utilización o habilitación de estos parajes naturales para su uso como reactores para el cultivo de algas aporta la ventaja de mantenerlos en unas condiciones operativas como un cauce limpio, libre de obstáculos y facilita la evacuación de las acumulaciones de agua de las riadas de su origen y su destino actual.

El sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas objeto de la presente invención comprende:

- un reactor abierto que soporta el cultivo de microalgas produciendo un cultivo final de microalgas a partir de un cultivo de sembrado;

- medios de sembrado para aportar un cultivo de sembrado al reactor abierto;

- medios de aporte de agua; y

- medios de aporte de nutrientes;

Tal como se ha adelantado anteriormente, el reactor abierto consiste en un espacio natural acondicionado adecuadamente para servir de lecho de cultivo de microalgas. Como ejemplos de espacios naturales adecuados para empleados como reactor abierto, se mencionan barrancos y cauces de ríos y, en general, parajes naturales medioambientalmente degradados. El acondicionamiento de los espacios naturales comprende las operaciones de compactación, limpieza e impermeabilización, por ejemplo, mediante depósito de unos medios de impermeabilización que comprenden materiales plásticos o una capa de roca triturada sobre un lecho de arcilla. De manera preferente y, en la medida en que sea conveniente y/o necesario, el espacio natural está compartimentado, por medio de presas, en balsas conse- cutivas.

Los medios de sembrado aportan un cultivo de sembrado al reactor abierto, dicho cultivo de sembrado se desarrolla durante su estancia en el reactor abierto, dando lugar a un cultivo final de microalgas.

De manera preferente, se consideran dos opciones para la obtención del cultivo de sembrado: el empleo de fotobiorreactores de sembrado (de tipo abierto o, más preferentemente, de tipo cerrado) y el empleo como cultivo de sembrado de una parte del cultivo en recirculación. Dichas opciones constituyen alternativas no excluyentes, existiendo la posibilidad, en función de las necesidades de cada caso particular, de emplear más de una de ellas en la medida que sea más apropiada.

En relación a los medios de sembrado, el empleo de reactores de sembrado abiertos presenta la ventaja de que implican menores costes de operación y construcción. Cuando la contaminación del cultivo no es un parámetro crítico de diseño, resultan preferibles dichos reactores de sembrado abiertos. El empleo de una parte del cultivo final como cultivo de sembrado también es una opción válida cuando la contaminación no es un parámetro crítico.

Sin embargo, los reactores de sembrado cerrados presentan la ventaja de disminuir notablemente la contaminación de los cultivos por especies de microalgas no deseadas o por depredadores, contaminación que cabe esperar tenga lugar cuando los cultivos se expongan a la atmósfera. La probabilidad de la presencia de contaminación es proporcional al tiempo de exposición del cultivo al exterior.

Si la contaminación aparece a mitad o al final del lecho, ello podría ser asumible y apenas repercutiría en el proceso. Sin embargo, si se emplea un caudal de recirculación como sembrado habría casi una probabilidad total de que en algún momento se contaminara el cultivo, y dicha contaminación fuera inoculada en la cabecera del lecho; tras varias etapas, se podría llegar a perder la totalidad del cultivo si la contaminación fuera de un depredador del tipo de un protozoo ciliado.

Los medios de aporte del agua necesaria están constituidos de manera preferente por pozos ubicados en las cercanías del reactor abierto. En el caso de ubicaciones cercanas al litoral, existe la ventaja adicional de que el agua ya presenta un contenido adecuado en sales. No se descartan otros medios de aporte de agua, si bien el aprovechamiento directo del agua marina...

1. Sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas caracterizado porque comprende:

- un reactor abierto (1) consistente en un espacio natural seleccionado entre un barranco o el cauce de un río, que soporta el cultivo de microalgas produciendo un cultivo final de microalgas a partir de un cultivo de sembrado;

- medios de sembrado (5) para aportar un cultivo de sembrado al reactor abierto;

- medios de aporte de agua (10) para aportar al reactor abierto (1) y a los medios de sembrado (5) el agua (10) necesaria para realizar el cultivo;

- medios de aporte de nutrientes (7) para aportar al reactor abierto (1) y a los medios de sembrado (5) los nutrientes (7) necesarios para realizar el cultivo, así como medios de aporte de carbono (11); y

- medios de impermeabilización del reactor abierto (1).

2. Sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el reactor abierto (1) está compartimentado en balsas (2) consecutivas por medio de presas (3).

3. Sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de sembrado (5) se seleccionan entre al menos uno de los siguientes:

- fotobiorreactores cerrados (5), y

- una porción del cultivo final;

4. Sistema de reactor abierto para el cultivo de microalgas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de aporte de agua (10) comprenden al menos un pozo (6) ubicado en las inmediaciones del sistema.