Microalgae cultivation in wastewater and energy utilization of algal biomass

Actualmente, existe una gran preocupación en torno a la utilización de los combustibles fósiles, pues sus reservas son cada vez más limitadas y su utilización contribuye a una de las mayores amenazas ambientales, el cambio climático. Esta problemática ha motivado la búsqueda de nuevas opciones energéticas, entre las que destaca la bioenergía. La bioenergía consiste en la obtención de combustibles a partir de la conversión de biomasa. Entre las materias biomásicas disponibles para convertir en energía, una de las que mayor interés ha suscitado en los últimos tiempos son las microalgas. Estos microorganismos presentan innumerables ventajas que los hacen idóneos para la obtención de biocombustibles como el biodiésel. A su vez, el cultivo de microalgas puede ayudar a la depuración de aguas residuales, pues el agua residual contiene todos los elementos necesarios para su crecimiento. Por esta razón, la presente investigación ha evaluado tanto la utilización de cultivos microalgales para la eliminación de nutrientes tales como el fósforo presentes en las aguas, como la factibilidad de producir biocombustibles a partir de la biomasa algal generada. Los diferentes experimentos realizados durante el transcurso de esta tesis doctoral han sido llevados a cabo empleando dos de las especies algales con mayor potencial del momento, a la vista de la cantidad de artículos de investigación que sobre ellas se están publicando, Chorella vulgaris y Pavlova lutheri. La facilidad de cultivo, la adaptabilidad de las especies a diferentes medios así como su elevado contenido en lípidos han motivado su elección. Los resultados de la investigación han permitido concluir que ambas especies son válidas para la obtención de biocombustibles líquidos, como el biodiésel, si bien el residuo resultante tras el proceso de obtención de éste, todavía posee un gran potencial de valorización pudiendo ser utilizado para la elaboración de uno de los biocombustibles sólidos más demandados a día de hoy, los pellets. Las políticas actuales obligan no sólo a la utilización de procesos medioambientalmente sostenibles sino que también fomentan el empleo de técnicas eficientes y económicamente viables. Para lograrlo, en esta investigación se han utilizado las aguas residuales como un medio alternativo de cultivo de microalgas permitiendo depurar las mismas a la par que se obtienen los biocombustibles anteriormente citados. Esta prometedora opción se perfila como una alternativa de gran interés para la paulatina descarbonización de sectores fuertemente influenciados por los combustibles fósiles como es el caso del sector transporte, siendo necesario ahondar en el conocimiento y optimización del proceso descrito en futuras investigaciones.O cultivo de microalgas ofrece unha alternativa interesante para o tratamento de augas residuais (efluentes urbanos, industriais ou agrícolas), xa que proporciona un tratamento biolóxico terciario, xunto coa produción de biomasa potencialmente valiosa, que se pode utilizar para múltiples propósitos, entre eles a produción de biocombustibles. Nesta tese preténdese revisar os principais factores abióticos, bióticos e operativos que xogan un papel importante no cultivo das microalgas. Á súa vez, buscaranse as especies de microalgas máis adecuadas para usar en Galicia, como zona de referencia da tese, en termos de produtividade e facilidade de colleita ademais de estudar os posibles aproveitamentos enerxéticos da biomasa algal.The microalgae cultivation offers an interesting alternative for the wastewater treatment (urban, industrial or agricultural effluents), because of the valuable biomass production, it would provide a biological tertiary treatment. The biomass can be used for several applications, one of them could be the biofuels production. In this thesis the main abiotic, biotic and operational factors that affect the cultivation of microalgae, will be revised. At the same time, the most appropriate species of microalgae for the region of Galicia will be searched, in terms of productivity and harvest. In addition, the potential energy utilization of algal biomass will be studied