Transferencia interfacial de dióxido de carbono durante el cultivo de la microalga Chlamydomonas reinhardtii en un fotobiorreactor de columna de burbujeo

Abstract

Un aspecto fundamental para el cultivo fotoautotrófico de microalgas es la transferencia de CO2 desde el aire o una mezcla gaseosa al medio de cultivo, ya que la disponibilidad de esta fuente de carbono puede afectar la productividad del cultivo. En el presente trabajo, se analizaron los efectos que la concentración dinámica de biomasa, nutrientes y metabolitos extracelulares (carbohidratos y proteínas totales) ejercen sobre la transferencia de CO2 durante el cultivo fotoautotrófico de la microalga Chlamydomonas reinhardtii en un fotobiorreactor de columna de burbujeo. El cultivo se realizó en el medio Sueoka, a tres velocidades superficiales de gas (V-Aire, 0.012, 0.018 y 0.024 m/s) bajo un régimen de burbujeo homogéneo. También, se evaluaron dos fuerzas iónicas iniciales (FI): 0.085 y 0.17 M. Las corridas experimentales tuvieron una duración de 48 h. Cada seis o doce horas se monitorearon las concentraciones de los componentes arriba mencionados así como el coeficiente volumétrico de transferencia de masa (kLa) y el área interfacial (a). La determinación del kLa se realizó con el método dinámico de absorción de CO2. El a se obtuvo mediante la adquisición y análisis digital de imágenes. La concentración de biomasa se monitoreó con la determinación de peso seco. La evolución de la FI se monitoreó a través de las concentraciones de nitrógeno y fósforo totales. Las concentraciones de carbohidratos y proteínas se monitorearon usando los métodos del fenol-sulfúrico y Lowry, respectivamente. Se realizó un análisis de covarianza para determinar la influencia de la variable controlada (V-Aire) y las cuatro covariables (fuerza iónica, biomasa, carbohidratos y proteínas) sobre el kLa y a. Se encontró que el kLadepende significativamente de V-Aire y la concentración de biomasa; entre los componentes químicos del medio, sólo la FI tuvo una ligera influencia. Se alcanzaron concentraciones de biomasa de entre 0.205 a 0.27 g/L después de 48 horas de cultivo. Este incremento ocasionó aumentos de hasta un 170% en el kLa en comparación al tiempo cero. Se concluye que para cultivos microalgales con exceso de nutrientes en el medio, principalmente la concentración de biomasa y la velocidad superficial son significativas para la transferencia de masa