Diseño de un Fotobioreactor industrial para cultivo de Spirulina (Arthrospira Platensis)

Abstract

Se han identificado más de cincuenta mil especies de micro-algas. La gran mayoría forman parte del fitoplancton y unas pocas son cultivadas por el hombre. La Spirulina (Arthrospira platensis) es una micro-alga que pertenece al phylum Cyanophyta y que en la naturaleza habita en lagos alcalinos de zonas tropicales. La forma de espiral de sus tricomas le dio su nombre vulgar. Su alto contenido de proteína, vitaminas, minerales, y compuestos especiales de la Spirulina ha motivado su producción comercial. Se conoce que a finales de los años 70 aparecieron las primeras empresas dedicadas a la producción comercial de Spirulina. Debido a la excelente composición nutricional de la Spirulina, la mayor parte de la biomasa producida es utilizada para la elaboración de suplementos alimenticios para consumo humano; aunque una buena parte es utilizada como alimento y materia prima de alimentos para especies acuáticas de cultivo. En el año 2000 se estimó que la producción mundial de Spirulina fue de aproximadamente 2000 toneladas. El cultivo industrial de Spirulina se ha realizado tradicionalmente y en su mayor parte en sistemas de cultivo abiertos conocidos como “raceways”. Este tipo de tanques ha sido ampliamente utilizado en el cultivo de peces, crustáceos y moluscos. Con el objetivo de contar con sistemas de cultivo más higiénicos y eficientes y que permitan manejar cultivos en zonas subtropicales y frías, científicos empezaron a incursionar en el diseño de varios sistemas de cultivo cerrados conocidos con el nombre de “fotobioreactores”. Si bien este tipo de sistemas ha presentados varias ventajas técnicas, su alto costo no ha permitido su aplicación en el cultivo industrial; por lo que diseñar un fotobioreactor de escala industrial que sea sustentable ha sido siempre un desafío. En el Ecuador se ha utilizado Spirulina importada desde hace más de 20 años como alimento para las larvas y post-larvas de camarón (Penneus sp.). Desde el año 1998 y hasta la presente fecha, Aldanempres Cia. Ltda. produce Spirulina en un sistema de cultivo con fotobioreactores de 6.500 m2 en la parroquia Ascázubí, cantón Cayambe de la provincia de Pichincha. En el año 2003, Mertens & Aso. S.A. inició un ambicioso proyecto de 20.500 m2 de producción industrial de Spirulina. Este proyecto incluyó una fase de estudios de diseño y factibilidad económica, una de proyecto piloto y la construcción de la planta industrial ubicada en la parroquia Pintag, cantón Quito de la provincia de Pichincha. Uno de los aspectos más importantes en los que se trabajó en la etapa de diseño de la planta industrial fue el idear un fotobioreactor que, a más de ser apropiado para las condiciones de la sierra ecuatoriana, sea eficiente y económicamente viable. Este trabajo presenta el proceso de diseño del fotobioreactor para cultivo industrial de Spirulina de Mertens & Aso. S.A. Inicia con una revisión de los principales sistemas de cultivo y fotobioreactores. Continúa con los criterios de diseño de un fotobioreactor y el método de evaluación de la productividad. Luego se realiza un análisis comparativo entre los sistemas abiertos y los fotobioreactores; del que se obtiene unas conclusiones y la perspectiva para realizar el diseño. El capítulo 3 se expone los criterios de diseño, los cálculos, los planos, el presupuesto de construcción y aspectos de la misma. La operación y evaluación del sistema permite identificar las ventajas y desventajas del diseño. Espero que este trabajo pueda ser una muestra de la aplicación de los conocimientos adquiridos en la carrera de acuicultura y en mi experiencia en la tecnología de cultivo industrial de Spirulina.