GENERACIÓN DEL CONOCIMIENTO A PARTIR DE LA FICORREMEDIACIÓN Y FICOPRODUCCIÓN PARA EMPRENDER

PROYECTOS PRODUCTIVOS

Dr. Ever Morales Avendaño

Santiago de Chile, 15 de junio de 2012

Seminario Internacional en Biotecnología de Microalgas Ampliado a la Industria

FICORREMEDIACIÓN Y FICOPRODUCCIÓN PARA EMPRENDER PROYECTOS PRODUCTIVOS

Andrade Charity1, BeltránBriceño1, Díaz Laugeny1, Gómez Liliana1, González José1, Gordillo Ana1, Hernández Jim1, Luna Verónica1, Muriel María1, Rincón David1, Rodríguez Mónica4, Rodríguez Sandra1, Rosales Nestor1,

Santana Vismeli1, Vera Alexandra1 y Morales Ever1.

Universidad del Zulia-Venezuela. Pontificia Universidad Católica del Ecuador. CITVAS-PETROECUADOR. Universidad Autónoma Metropolitana-México.

Bioprospección Aislamiento

ColecciónCepas

Parámetros ambientales

Tecnologías

Cosecha

Análisis

•Spray-drying•Liofilización•Disrupción celular

Biomasa

Bioquímicos

Bromatológicos

Microbiológicos

ExtracciónBioproductos

Purificación

Análisis

Químicos

Biológicos

Fisiológicos

Sedimentación

Centrifugación

Pre-concentración

Deshidratación

Tratamiento

Cultivo

Fases de estudios de microalgas y cianobacterias de interés económico

Ficorremediación:Consorcios de microalgas y cianobacterias para el tratamiento de efluentes y suelos

contaminados:

Remoción de N, P, DQO, grasas y aceites de aguas residuales de

plantas extractoras de aceites vegetales mediante consorcio:

microalga-cianobacteria.

Chlorella, Chlorococcum, Oocystis, Scenedesmus y Geitlerinema

(productoras de exoenzimas)

Remoción de N, P, DQO de aguas residuales urbanas y de

pescaderias:

Scenedesmus y Chlorella

Tratamiento de efluentes de plantas productoras de sal:

Dunaliella viridis y Chlorella marina

Ficorremediación

Tratamiento de aguas petrolizadas con consorcio microalga-bacteria:

Microalga: (Chlorococcum, Coenochloris, Chlorella, Chlamydomonas)

Bacteria: (Pantoea agglomerans, Yersenia rodhei,

Sphingobacterium thalpophilum, Actinobacillus capsulatus)

Biorremediacion de suelos costeros contaminados con petróleo mediante uso de tapetes de cianobacterias:

Anabaena, Microcoleus, Leptolyngbya, Phormidium, Rivularia, Westelliopsis

Biorremediación de suelos contaminados con crudo empleando consorcio microalga-cianobacteria:

I:Chlorella y LeptolyngbiaII: Anabaena, Chlorella

III: Chlamydomonas; Leptolyngbia y Desmodesmus

AislamientoAguas residuales

Colección deCepas unialgales

Detección de exoenzimas

Aislamiento bacterias asociadas

Selección Consorcio

Análisis (inóculo)

Bioquímicos

Microbiológicos

Centrifugación

Tratamiento

Cultivo monoespecífico

Consorcio: Microalgas-cianobacteria para tratamiento de aguas residuales de plantas extractoras de aceite de palma

Agua residual + consorcio

Biomasa

Remoción: DQO, Grasas-aceites, N y

P

(CULTIVOS UNIALGALES)

Oocystis sp.

Chlorella sp. 1

Chlorella sp. 2

Chlorella sp. 3

Chlamydomonas sp.

Geitlerinema sp.

Euglena sp.

Scenedesmus ecornis

Chlorococcum sp.

Synechocystis sp.

Enzimas extracelulares asociadas a las microalgas

Productoras de amilasa, lipasa, proteasa, ureasa,

celulasa y fosfatasa

“CONSORCIO DE MICROALGAS PRODUCTORAS DE EXOENZIMAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES DE PLANTAS EXTRACTORAS DE ACEITE DE PALMA”

Variables independientes sobre la remoción de materia orgánica, nitrógeno, fósforo, grasas y aceites

en agua residual

REMOCIÓN: DQO, NITRÓGENO, FÓSFORO,

GRASAS Y ACEITES

MEZCLA ORGÁNICA

FERTILIZANTE

CONSORCIO: (MICROALGAS – BACTERIAS

ASOCIADAS)

“CONSORCIO DE MICROALGAS PRODUCTORAS DE EXOENZIMAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES DE PLANTAS EXTRACTORAS DE ACEITE DE PALMA”

Consorcio: microalga-bacterias

Microalgas: Chlorella sp., Chlorococcum sp., Oocystis sp., Scenedesmus sp. y

Geitlerinema sp.

Bacterias asociadas: Corynebacterium durum y Bacillus sphaericus (Chlorella) Corynebacterium durum, Delftia acidovorans y Staphylococcus hominis

(Scenedesmus) Bacillus sphaericus, Actinobacillus actinomycetemcomitans, Pasteurella stomatis

y Pasteurella aerogenes (Oocystis) Staphylococcus hominis, Stenotrophomonas maltophilia, Brevundimononas

diminuta, cepa C-12 Blanca, C-12 Naranja (Geitlerinema) Delftia acidovorans, C-42 y C-13 (Chlorococcum).

Exoenzimas: amilasa, lipasa, proteasa, fosfatasa, celulasa y ureasa.

“CONSORCIO DE MICROALGAS PRODUCTORAS DE EXOENZIMAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES DE PLANTAS EXTRACTORAS DE ACEITE DE PALMA”

El consorcio microalga-cianobacteria-bacteria productora de

exoenzimas conforma un sistema biológico catalizador de la

biodegradación de residuales enriquecidos con almidones,

proteínas y grasas.

CONOCIMIENTO GENERADO

“CONSORCIO DE MICROALGAS PRODUCTORAS DE EXOENZIMAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES DE PLANTAS EXTRACTORAS DE ACEITE DE PALMA”

AislamientoAguas residuales

Colección

Parámetros ambientales

CultivoEfluente

Análisis Biomasa

Metales

Bromatológicos

Bacteriológicos

DQO

DBO

Remoción

Selección cepas

Tratamiento de efluentes de pescaderías con Scenedesmus sp.

Nitrógeno

Fosfato

Detección de microalgas en amargos

(320 UPS)

Aislamiento:Dunaliella viridis-Chlorella marina

Cepas marinas de colección

Cultivo

Consorcio:Dunaliella viridis

Bioaumentación

Fertilización

Efluente (320 -160 UPS)

DQO

SO4-

Nitrógeno

Análisis

Dunaliella viridis-Chlorella marina para el tratamiento de efluentes (amargos) de plantas extractoras de sal.

Synechococcus

Dunaliella viridis

Chaetoceros

Tratamiento de agua petrolizada con consorcio: microalga-bacteria

Fase I. Caracterización

de muestras

Fase II. Estudio de factibilidad

Fase III. Estudio de tratabilidad

Fase IV. Estudio

escala real

Análisis fisicoquímicos

Análisis microbiológicos

Agua, sedimento y crudo

Bacterias,hongos, microalgas

Ensayos con queroseno y nutrientes

Normativas estándares

Selección de microorganismos con

potencial biodegradación

Ensayo con bacterias

Ensayo conmicroalgas

Cultivos puros y mixtos

Queroseno y nutrientes

Determinación de % biodegradación por

cultivos

Bioestimulación Bioaumentación

Agua petrolizada + fertilización

Agua petrolizada +Consorcio microbiano

+ fertilización

Análisis Fisicoquímicos

Selección del mejor tratamiento

Análisis microbiológicos

Consorcio en suspensión*

Control parámetros operativos

Análisis fisicoquímicos y microbiológicos

Remoción de hidrocarburos,

materia orgánica y nutrientes

Tratamiento biológico aeróbico de biomasa en suspensión

Consorcio microbiano (20%)

Aireaciónmecánica Fertilización 1mL/L

BombeoPozo control

Entrada*

Salida*

Pocos centímetros

después de la salida

*

Agua Petrolizada

•TRH=75-120 días, promedio: 98 días•Volumen de la fosa: 12.000 L aprox.•Análisis microbiológicos y fisicoquímicos en varias etapas del proceso•Tiempo estimado saneamiento: 12 meses con 4 cargas.

2,5 m2

m

1 m

VT: 3000 LVN: 5000 L

VT: 1500 LVN: 2500 L

REACTOR SEMICONTINUO

2 m1m1,

25 m

TANQUE DE SEDIMENTACIÓN

Recirculación del efluente

Recirculación del lodo?

Tratamiento del lodo

25%

25%25%

50%

Agua petrolizada

Aislamiento

ColecciónCepas

Parámetros ambientales

Tecnologías

Tapetes Artificiales

Análisis Biomasa

Suelos contaminadosmicrocosmos

Biorremediación

Sedimentación

CentrifugaciónTratamiento

Cultivo

In situEx situ

TPH

Biológicos

suelos

Análisis

Tapetes Microbianos para recuperación de suelos contaminados con petróleo en zonas costeras

Bioquímicos

Bromatológicos

Microbiológicos

Pre-concentración

Bioprospección Suelos, aguas, lodos

contaminados

AislamientoMicroalga-cianobacteria

Selección consorcios

Tratamiento Biomasa(inóculo)

Sedimentación

Centrifugación

Floculación

Reducción TPH

Cultivo

Microcosmos

Biorremediación de suelos contaminados con crudo

Análisis químico

Ficoproducción:

Obtención de biomasa a partir de microalgas y cianobacterias para ser evaluada como complemento alimenticio animal

Artrhospira platensis Nostoc LAUN 0015 Spirulina subsalsa Nostoc sp Anabaena sp

ColecciónCepas

Parámetros ambientales

Tecnologías

Cosecha

AnálisisBiomasaSecada y

pulverizada

Bioquímicos

Bromatológicos

BacteriasHongos

CentrifugaciónFiltraciónTratamiento

Cultivo

Arthrospira platensis como complemento alimenticio para alevines de Tilapia

Dietas experimentales

Inclusión: 10, 20 y 30%

AlevinesTilapia

Ganancia de pesoRelación eficiencia proteína

Ingredientes convencionales

Factor de conversión del alimentoEficiencia alimenticia

ColecciónCepas

Parámetros ambientales

Tecnologías

Cosecha

Análisis Biomasa

Bioquímicos

Bromatológicos

Microbiológicos ExtracciónBioproducto

Extractos Puros

Sedimentación

Centrifugación

Pre-concentración

Tratamiento

Cultivo

Extractos Crudos

Antimicrobiana

Citotoxidad

Inmunomoduladora

Actividad Biológica

Nostoc LAUN0015 Evaluación preliminar de su actividad biológica

Aislamiento

ColecciónCepas

Parámetros ambientales

Tecnologías

Cosecha

Análisis Biomasa

Bioquímicos

Bromatológicos

Bacteriashongos Extracción

Bioproducto

Extractos Puros

Filtración

Centrifugación

Pre-concentración

Tratamiento

Cultivo

Extractos Crudos

Químicos

Biológicos

Fisiológicos

Análisis

Spirulina subsalsaEtapas evaluadas para su aplicación como complemento alimenticio animal

AislamientoAnabaena

ColecciónCepas

Parámetros ambientales

Tecnologías

Cosecha

Análisis Biomasa

Bioquímicos

Bromatológicos

MicrobiológicosExtracción

Bioproducto

Extractos Puros

Sedimentación

Centrifugación

Filtración

Tratamiento

Cultivo

Extractos Crudos

Químicos

Biológicos

Fisiológicos

Análisis

Nostoc / AnabaenaEtapas evaluadas como complemento alimenticio animal

Conclusiones

Se demuestra la efectividad del uso de consorcios microalgas-cianobacterias aisladas de zonas contaminadas y de aguas residuales como biocatalizadores del proceso de recuperación de aguas, suelos y lodos contaminados o eutrofizados.

La biomasa producida según el caso puede ser utilizada como complemento alimenticio animal o para fertilización de suelos.

La producción de biomasa a partir de cianobacterias se continua evaluando como alternativa agroalimentaria y como fuente de bioproductos con actividad biológica.

La ficorremediación como la producción de biomasa microalgal constituyen bioprocesos rentables y atractivos para empresas de biotecnología ambiental e industrial.