Un poco de historia sobre las microalgas.
El estudio de las microalgas, relacionadas con las macroalgas, comienza en 1890 en Holanda con Chlorella vulgaris con el fin de avanzar en el estudio del mecanismo de la fotosíntesis. El primer intento de producción masiva de microalgas se llevó a cabo antes de la segunda guerra mundial y su objetivo era la producción de lípidos.
A mediados del siglo 20, y debido al déficit de alimentos proteicos, un grupo de científicos norteamericano sientan las bases de la producción de algas (Chlorella, Scenedesmus y Spirulina) con el fin de obtener un suplemento de proteínas capaces de sustituir a la proteínas animales y vegetales con el fin de aplicarlo a la nutrición animal e incluso a la humana.
Durante las décadas de los 50 y 60 siguieron los trabajos con Spirulina, Chlorella y Scenedesmus en Alemania, Checoslovaquia y Estados Unidos.
En los años 70 y debido a la crisis del petróleo y al interés por la conservación del medio ambiente se hizo necesario buscar fuentes alternativas de energías limpias y las algas constituyen un eficiente sistema de utilización de la energía solar.
En los años 80 se establecen ya numerosas industrias para la producción de microalgas, sobre todo Spirulina y Dunaliella, en Taiwán, Tailandia, California, Australia, Hawái e Israel. La producción de microalgas se orientó en principio a las especies de agua dulce que podrían servir como suplemento en las dietas o en el tratamiento de aguas residuales. Posteriormente, el interés se dirigió también al cultivo masivo de microalgas marinas y de estuarios para alimento de especies animales apreciadas.
Durante un primer periodo de cultivo masivo, la principal atención se dirigió a los avances tecnológicos y a las evaluaciones nutricionales, considerándose la utilización de microalgas como alimento o suplemento alimenticio. Sin embargo, la idea inicial de que las microalgas podrían utilizarse para evitar la escasez de proteínas no ha tenido el éxito esperado, y se ha extendido un amplio escepticismo sobre la explotación de fuentes no convencionales de proteína en general, y de proteínas microbianas en particular. Este cambio de actitud es debido principalmente a los elevados costes de producción, que hacen que los productos derivados de las microalgas no puedan competir con alimentos tradicionales, aunque proporcionan mayores rendimientos en proteína por unidad de superficie y tiempo que las cosechas tradicionales, incluida la soja.
Si bien su utilización como fuente de proteínas es actualmente muy controvertida, numerosas investigaciones sobre diferentes aspectos de las microalgas, tanto básicos como aplicados, demuestran que la biomasa microalgal puede ser utilizada para otras aplicaciones, como biofertilizantes, en la purificación de aguas residuales, como acondicionadores de suelo, cosmética, industria farmacéutica, producción de pigmentos y antibióticos y como alimento en acuicultura. En los últimos años se ha establecido asimismo la idoneidad de la utilización de cultivos de microalgas para ensayos biológicos y fisiológicos y se ha demostrado que son un medio adecuado para ensayar los efectos de distintos agentes químicos sobre organismos vivos.
En este artículo emplearemos el término «microalgas» para referirnos al conjunto de vegetales con fotosíntesis oxigénica que precisan, o bien de una elevada humedad o de una inmersión permanente en agua, y que incluye a dos grupos bien diferenciados:
• A las cianobacterias o algas verde azuladas, organismos procariotas de morfología unicelulares o filamentosa, propias de ambientes marinos, dulceacuícola, salobre y terrestre, incluyendo a las no fijadoras de nitrógeno y a las cianobacterias capaces de fijar nitrógeno, tanto en simbiosis con otros organismos como por sí solas.
• A las microalgas eucariotas, unicelulares o filamentosas, de ambientes marinos, dulceacuícola, salobre y terrestre.
Definición de microalga. Son organismos unicelulares, procariotas (cianofhytas y proclorofhytas) o eucariotas (clorofhytas, crisofhytas, haptofhytas, bacilarofhytas, pirrofhytas, criptofhytas y euglenofhytas) y fotosintéticos con metabolismo autótrofo o heterótrofo. Son muy eficientes en la captación de CO2 y en la utilización de la luz solar como fuente de energía fotosintética. Tienen una capacidad de generar biomasa 4 veces superior a la de las plantas y su importancia radica en que son la base de la cadena trófica en cuanto a la generación de materia orgánica. Podemos encontrarlas tanto en cualquier ambiente acuático como en ambientes terrestres. Existen más de 300.000 especies de microalgas catalogadas, de las cuales solo 400 se han estudiado a fondo y 12 son objeto de explotación comercial. Se encuentran principalmente en la columna de agua formando parte del fitoplancton.
Cómo se nutren las microalgas.
En función de cómo se nutren se pueden clasificar en:
• Fotoautótrofa; obtienen la energía de la luz solar y el carbono de compuestos inorgánicos.
• Fotoheterótrofa; obtienen la energía de la luz del sol y el carbono de sustancias orgánicas.
• Heterótrofa; obtienen de la materia orgánica, tanto la energía como el carbono y pueden desarrollarse en ausencia de la luz.
• Mixotrófica; obtienen la energía tanto de la luz como de materia orgánica y pueden usar como fuente de carbono tanto materia orgánica como el CO2.
Principales grupos de microalgas.
- Las cianofitas. También llamadas cianobacterias o algas verde azuladas, ya que aparte de la clorofila a poseen otro tipo de pigmentos denominados ficobilinas: ficocianina (azul), ficoeritrina (rojo) y algunas xantofilas. Pueden ser organismos unicelulares o pluricelulares (formando colonias), procariotas de muy rápido crecimiento y de metabolismo autótrofo. Se reproducen asexualmente por esporas, bipartición y segmentación. Los hábitats preferidos por las cianobacterias son los ambientes lénticos (lagos y lagunas), suelos húmedos, troncos muertos y cortezas de árboles. Algunas especies son halófilas y habitan en los océanos, mientras que otras, termófilas se encuentran en los géiseres. Su preferencia son temperaturas entre 15 y 35 ºC y pH entre 6 y 9. Pueden vivir en simbiosis con hongos, formando líquenes. Contribuyen muy positivamente a generar oxígeno, reciclar nutrientes y captar carbono y nitrógeno atmosférico al agua. Asimismo, son fuente de alimento para microorganismos herbívoros (zooplancton) y bacterias y, por lo tanto, ayudan a sustentar las redes alimenticias de los ecosistemas acuáticos. Son capaces de producir un cierto número de toxinas, sobre todo cuando se produce una floración masiva por altas temperaturas en un medio con abundancia de nutrientes, principalmente fósforo, que son nocivas para los animales y para el ser humano. Por esta razón, la potabilización de agua contaminada con cianobacterias requiere de la implementación de tratamientos costosos como la aplicación de carbono activado para su descontaminación.

Son de utilidad económica en suelos donde se cultiva arroz, ya que al incorporar el nitrógeno atmosférico (poseen unos orgánulos llamados heterocistos) en compuestos utilizables por estas plantas, se minora la utilización de fertilizantes y se incrementa el rendimiento agrícola. Almacenan gránulos de polifosfato, lípidos, carbohidratos (almidón) y polipéptidos.
Las cianofitas más frecuentes son Spirulina, Chroococcus, Microcystis, Anacystis, Gloeocapsa, Merismopedia, Nostoc y Anabaena.
- Proclorofitas. También denominadas cloroxibacterias, son organismos procariotas (algas verdes) procedentes principalmente del océano pacífico, de morfología cocoide y fotosintéticos oxigénicos (posen clorofila a, clorofila b y carotenos). Fisiológicamente son como las algas clorofitas ya que realizan fotosíntesis oxigénica, pero morfológicamente son como las cianofitas.
En líneas generales se parecen a los cloroplastos de las plantas superiores.
Son, junto con las cianobacterias, los únicos organismos procariotas que poseen fotosistemas similares a los de las plantas superiores, diferenciándose unas de otras en que las cianobacterias carecen de clorofila b. Los pigmentos fundamentales son las clorofilas a y b al igual que las plantas superiores y B-carotenos igual que las plantas con flores. Almacenan carbohidratos y pequeñas cantidades de glucosa. Apenas se han podido cultivar ya que se encuentran casi exclusivamente asociados a los tunicados (animales marinos, solitarios o coloniales y con simetría bilateral, al menos durante las primeras etapas del desarrollo)


Destacan los géneros prochloron (en simbiosis con los tunicados), prochlorothirx (alga filamentosa de agua dulce) y prochlorococcus (plancton marino).
- Clorofitas: incluidas en las denominadas algas verdes (junto con las cianofitas y las proclorofitas), las clorofitas constituyen uno de los grupos de algas más numerosos y contiene organismos morfológicamente diversos; desde organismos unicelulares, hasta pluricelulares filamentosas, filamentosas ramificadas, etc. Las clorofitas son organismos que comparten varias características celulares con las plantas terrestres; tienen cloroplastos encerrados por una doble membrana, con tilacoides agrupados en láminas y la mayoría tienen pared celular firme con una matriz que se compone de fibra de celulosa. De hecho, se cree que la evolución de las plantas terrestres surgió desde un ancestro tipo clorofita.
Son principalmente algas de agua dulce (Chlorella), aunque especies como Ulva, Caulerpa o Codium son de ambientes marinos. Otras como Trentepohliales son únicamente terrestres.
Son organismos autótrofos oxigénicos; poseen clorofila a, clorofila b, α y β carotenos, además de xantofilas.

- Las clorofitas unicelulares se reproducen asexualmente por bipartición, mientras que las especies filamentosas y coloniales se pueden reproducir por fragmentación del cuerpo del alga. Sexualmente se pueden reproducir por conjugación y halogamia. Almacenan almidón.
Las clorofitas pueden ser utilizadas para producir un amplio rango de metabolitos tales como proteínas, lípidos, carbohidratos, carotenoides o vitaminas para la salud, aditivos alimenticios y cosméticos.
- Crisofitas. Comprende un extenso grupo de algas doradas o amarillo-verdosas, unicelulares flageladas, principalmente de agua dulce, aunque algunos grupos habitan la zona planctónica, prefiriendo las aguas limpias y frías. En estos ambientes acuáticos de productividad media o baja, constituyen una porción dominante o subdominante de la biomasa del fitoplancton. Deben su color a un pigmento denominado fucoxantina, un pigmento carotenoide marrón o pardo que les otorga su coloración tan peculiar; también poseen clorofila a, b, β-caroteno y diadinoxantina, otra xantofila como la fucoxantina. Los miembros de esta división muestran semejanzas importantes con los integrantes de las clorofitas. Su morfología es muy variable debido a la gran cantidad de especies (cocoide, filamentosas, flageloides, etc.) y su reproducción es, en la mayoría de las especies, asexual por bipartición.
La mayoría de las crisofitas son autotróficas, es decir pueden obtener energía a partir de la luz solar, por medio de la fotosíntesis. Sin embargo, algunos individuos pueden ser heterótrofos e incluso mixotróficos.
Las crisofitas poseen un papel ecológico vital, ya que son componentes importantes del plancton. No sólo participan como productores primarios, también lo hacen como consumidores. Son el alimento principal de muchos peces y crustáceos. Además, contribuyen en el flujo del carbono en los ambientes de agua dulce, siendo integrantes indispensables en estos ecosistemas acuáticos (Isochrysis, sp e Isochrysis galbana).

- Haptofitas. Grupo de algas unicelulares y filamentosas de color amarillento o pardo-amarillento, caracterizadas por la presencia de un apéndice enrollado, similar al flagelo denominado haptonema. El haptonema no bate como los flagelos y se le ha relacionado con la capacidad fagotrófica de algunas haptófitas, involucrado en la fijación a un substrato o relacionado con el movimiento de la célula. La mayoría de las haptófitas son marinas (especialmente de mar abierto), formando parte del fitoplancton, cosmopolitas y abundantes en mares templados y fríos. Se reproducen principalmente por vía asexual (bipartición y esporas). Poseen clorofila a y c, xantofilas y β-carotenos. Como sustancia de reserva tiene la crisolaminarina de la cual hablaremos más tarde.
Entre las especies más destacas se encuentran Chrysochromulina y Prymnesium, que forman periódicamente floraciones de algas marinas tóxicas, y Phaeocystis, cuyas floraciones pueden producir una espuma desagradable que a menudo se acumula en las playas.
Las haptofitas son económicamente importantes, ya que especies como Pavlova lutheri se utilizan ampliamente en la industria de la acuicultura para alimentar larvas de ostras y camarones.


- Bacilarofitas. Contempla a una de las algas unicelulares que constituye uno de los tipos más comunes de fitoplancton: las diatomeas. Distribuida alrededor del mundo, es una de las algas más frecuentes en los afloramientos de fitoplancton que se produce en los mares tropicales, subtropicales, así como en los océanos ártico y antártico. Representan un papel muy importante en la cadena trófica, así como en el material orgánico acumulado en los fondos marinos. Sus poblaciones contribuyen con cerca del 45 % de la producción primaria de los océanos y recientes estudios afirman que producen el 20% del oxígeno de la atmósfera.
Organismos unicelulares, eucariotas y fotosintéticos (poseen clorofila a y c y carotenoides), su característica fundamental es que presentan una frústula, pared celular compuesta principalmente por sílice que encierra a la célula en una estructura parecida a una caja, haciendo las funciones de exoesqueleto.
Son principalmente marinas (zona pelágica, de aguas abiertas) sin embargo, algunas especies han sido encontradas en masas de agua dulce y ambientes húmedos.
Como hemos mencionado anteriormente, son organismos fotosintéticos, necesitando principalmente nitrógeno, fósforo y silicio para elaborar la materia orgánica; el silicio es un nutriente limitante pues lo requieren para fabricar la frústula.
Se pueden reproducir sexual y asexualmente y las poblaciones de diatomeas no son de tamaño constante: su número varía enormemente con cierta periodicidad. Esta periodicidad está relacionada con la disponibilidad de nutrientes, y también depende de otros factores físico-químicos, como por ejemplo el pH, la salinidad, el viento y la luz, entre otros.
Su principal interés en la agricultura se centra en las diatomitas o tierra de diatomeas (Skeletonema y Thalassiosira). La diatomita es una roca sedimentaria silícea formada por la acumulación de diatomeas fósiles en lagos y mares del pasado. Su composición química es la siguiente:
COMPONENTE | % |
SiO2 | 85-90 |
Al2O3 | 3-5 |
CaO | 0,3-0,6 |
Fe2O3 | 1-1,5 |
K2O | 0-1 |
Na2O | 0,5-3,5 |
TiO2 | 0,1-0,2 |
En el mercado podemos encontrar dos formulaciones de diatomita:
• Tierra de diatomeas natural, con un contenido en SiO2 entorno al 1%. Se presenta pulverizada o micronizada para solubilizarla en agua. Su uso está autorizado en agricultura y como antiparasitario en animales.
• Tierra de diatomeas calcinada, con un contenido en SiO2 mayor o igual al 60%. Es tóxico para los animales por lo que se usan en filtros de agua y para fabricar explosivos (dinamita).
Uso de la tierra de diatomeas como fertilizante. Como sabemos el silicio es el segundo mineral más abundante de la tierra y aunque no está catalogado como esencial, su aplicación a las plantas produce un aumento de resistencia de los tejidos (disminuye el encamado en los cereales), un aumento de resistencia al estrés hídrico y salino, disminuye la traspiración de la cubierta vegetal, es fuente de nutrientes y actúa como insecticida orgánico.


- Pirrófitas. También llamadas algas dinoflageladas por presentar dos flagelos. Organismos unicelulares eucariotas, su metabolismo puede ser autótrofo, heterótrofo o una mezcla de ambos. Se reproducen principalmente vía asexual (esporas) pero también se dan casos de reproducción sexual. Presentan una coloración parda debido a la presencia de clorofila a y c, ß-carotenos y varias xantofilas. Habitan aguas marinas y continentales. Su sustancia de reserva es el almidón.
Los dinoflagelados también tienen la particularidad de producir una fosforescencia conocida como bioluminiscencia; la bioluminiscencia intracelular es generada por células especializadas del propio cuerpo de algunas especies.
La marea roja. Así se conoce a la floración masiva de dinoflagelados (Prorocentrum) que en ciertas condiciones se producen en los mares. Una concentración normal de este tipo de microalga puede ser de 1000 uds/litro, pero a partir de 100.000 uds/litro empieza a ser peligroso para los organismos acuáticos empezando la mortandad de peces, tanto por asfixia como por el efecto nocivo de una neurotoxina que produce este tipo de microalga. Esta neurotoxina se puede acumular en moluscos y crustáceos provocando en el hombre diarrea, vómitos, indigestiones e incluso la muerte.


- Criptofitas. Pequeño grupo de algas unicelulares, flageladas y generalmente fotosintéticos (clorofilas a y c2, xantofilas y β-caroteno), que habitan mares y aguas continentales principalmente frías, llegando a soportar cierto grado de contaminación. Los grandes afloramientos de criptofitas suelen aparecer en las aguas que rodean a los polos. Son capaces de sobrevivir durante el invierno en las aguas cubiertas de nieve o hielo, en este caso, desplazándose a la zona más superficial con el objeto de recibir la suficiente cantidad de luz. Son principalmente mixotróficas.
Poseen clorofila a y b, α y β carotenos y xantofilas, por lo que su color puede ir del verde azulado al rojizo. La división celular por bipartición es el sistema de multiplicación más común. Almacenan almidón.
Destacan las criptomonas, rodomonas…

- Euglenofitas.
Organismos generalmente unicelulares, flagelados y presentes en agua dulce, y más abundantes cuanta mayor cantidad de materia orgánica en descomposición. Se reproducen asexualmente y almacenan crisolaminarina y paramilón, un carbohidrato que, como el almidón, está constituido por unidades de glucosa, pero difiere de este en la organización de las unidades y su reactividad química.
Son organismos (Astasia, Euglena…) muy versátiles en cuanto a la nutrición. Los hay:
• Que se alimentan de bacterias y partículas de pequeño tamaño.
• Los que se alimentan de otros microorganismos que no son bacterias y partículas de gran tamaño.
• Los que simplemente absorben nutrientes previamente disueltos en el medio.
• Los fotosintéticos (clorofila a y b, α y β carotenos y xantofilas).
• Los mixótrofos.


Composición bioquímica de las microalgas.
Para llegar a entender el creciente interés por este tipo de microorganismos, debemos ahondar en su composición. El valor de una especie de microalga depende de su composición bioquímica y esta no es siempre constante, sino que varía con las condiciones del medio: temperatura, iluminación, pH, concentración de CO2, cantidad y tipo de nutriente (sobre todo N y P y en algunas el magnesio y el azufre), salinidad y por supuesto, del momento del ciclo de crecimiento en que se cosecha la biomasa. No obstante, no pueden realizarse generalizaciones sobre las respuestas de las microalgas a las alteraciones ambientales dado que tales respuestas difieren según la especie.
El interés comercial de una microalga no sólo depende de la composición bioquímica bruta de una especie; los contenidos que a continuación os detallo son de primordial importancia en el valor nutricional de las microalgas:
• Concentración de aminoácidos.
• Composición de los lípidos.
• El grado de insaturación de los ácidos grasos.
• El contenido en vitaminas.
Proteína. Aproximadamente el 90% del peso seco de una célula de microalga está constituido por proteínas, lípidos ricos en ácidos grasos insaturados y carbohidratos, siendo el principal componente las proteínas, con un 50% del peso seco. El resto son ácidos nucleicos, vitaminas lipo e hidrosolubles, aceites esenciales, glicerol, pigmentos, hidrocarburos y aminas.
CLASE | %PROTEINA | %CARBOHIDRATOS | %LÍPIDOS |
Microalgas de agua dulce. | |||
Scenedesmus obliquus | 50-55 | 10-18 | 12-15 |
Scenedesmus dimorphus | 8-18 | 20-50 | 15-40 |
Chlamidomonas rheinhardii | 48 | 17 | 21 |
Chlorella vulgaris | 50-58 | 12-17 | 14-22 |
Dunaliella bioculata | 49 | 4 | 8 |
Euglena gracilis | 40-60 | 14-18 | 22-38 |
Prymnesium parvum | 28-45 | 25-33 | 22-38 |
Tetraselmis maculata | 52 | 15 | 3 |
Porphyridium cruentum | 28-39 | 40-57 | 9-14 |
Spirulina platensis | 46-63 | 8-14 | 4-9 |
Spirulina máxima | 60-71 | 13-16 | 6-7 |
Anabaena cylindrica | 43-56 | 25-30 | 4-7 |
Microalgas marinas. | |||
Isochrysis galbana | 41 | 5 | 21 |
Paulova luteri | 49 | 31 | 12 |
Chaetoceros calcitrans | 33 | 17 | 10 |
Phaeodactylum tricornutum | 33 | 24 | 10 |
Skeletonema costatum | 37 | 21 | 7 |
Thalasiosira pseudonana | 29 | 17 | 10 |
Dunaliella salina | 57 | 32 | 9 |
Tetraselmis suecica | 39 | 8 | 7 |
La mayoría de los estudios sobre el contenido proteico de las microalgas se basan en la estimación del N total por el método Kjeldahl y la multiplicación de este valor por 6,25 (factor de proteína bruta). Sin embargo, debido al contenido de sustancias con nitrógeno no proteico (principalmente los ácidos nucleicos) el valor así obtenido sobreestima el contenido proteico de las microalgas. En general debemos asumir que, del total del contenido en nitrógeno, aproximadamente el 10% es nitrógeno no proteico.
Aminoácidos. La calidad de una proteína, entendida como su valor nutricional, depende de la cantidad, tipo y disponibilidad de los aminoácidos constituyentes de esas proteínas. Comparada con otras proteínas, las proteínas de las microalgas muestran diferencias en la proporción de aminoácidos, pero en general es una composición bien equilibrada que incluye todos los aminoácidos esenciales.
TABLA DE LOS AMINOÁCIDOS
En general, las microalgas son ricas en lisina (aminoácido limitante en los cereales) y pueden presentar deficiencias en los aminoácidos azufrados.
Carbohidratos. Los carbohidratos suelen encontrarse en las microalgas como sustancia de reserva y como componente de la pared celular y el tipo de carbohidrato varía considerablemente de una especie a otra; esta diferencia entre especies es mucho más acentuada que en el caso de la composición de aminoácidos.
Los principales azúcares son la glucosa, galactosa, manosa y ribosa. El almidón aparece como sustancia de reserva formando gránulos.
Es de destacar la presencia de crisolaminarina en las diatomeas y de paramilón en las Euglenofitas, β-glucanos con actividad inmunoestimulante los cuales trataremos más a fondo en otro artículo.
Lípidos. El contenido en lípidos de las microalgas puede oscilar desde meno del 1% del peso seco hasta más del 40% y su contenido es inversamente proporcional al nitrógeno disponible. También influye la temperatura y el ciclo luz-oscuridad.
La fracción lipídica de las microalgas se divide en:
• Lípidos polares; principalmente fosfolípidos y glicolípidos que forman parte de la membrana celular. Son los principales lípidos en las algas procariotas.
• Lípidos neutros; ácidos grasos (triglicéridos) que actúan como fuente de energía y constituyen hasta el 80% del total de los lípidos en las algas eucariotas.
Aunque la mayoría de los lípidos microalgales tienen una composición en ácidos grasos similar a la de los aceites vegetales comunes, hay varios ácidos grasos inusuales de elevado valor que pueden ser sintetizados exclusivamente por una variedad de microalgas.
La máxima producción de lípidos en las microalgas oleaginosas se obtiene en dos pasos: 1) rápido crecimiento bajo condiciones óptimas seguido de 2) imposición de deficiencia en N u otros factores de estrés.
CLASE | LÍPIDOS TOTALES* | ÁCIDOS GRASOS | GLICOLÍPIDOS | FOSFOLÍPIDOS |
CIANOFITAS | 2-23 | 11-68 | 12-41 | 16-50 |
CLOROFITAS | 1-70 | 21-66 | 6-26 | 17-53 |
CRISOFITAS | 12-72 | |||
CRIPTOFITAS | 3-17 | |||
XANTOFITAS | 6-16 | 44 | 17 | 39 |
RODOFITAS | 1-14 | 41-58 | 42-59 | |
BACILAROFITAS | 1-39 | 14-60 | 13-44 | 10-47 |
*% SOBRE MATERIA SECA.
Los ácidos grasos constituyen del 20-40% del total de los lípidos en las microalgas y suelen ser moléculas de cadena recta con un par de átomos de carbono y pueden ser saturados o insaturados. Las diferentes clases de algas pueden mostrar diferentes patrones de distribución de ácidos grados y hay numerosas variaciones entre especies muy próximas e incluso dentro de la misma especie en función de las condiciones de cultivo.
Los ácidos grasos de mayor interés son algunos de los poliinsaturados, como el linoleico, β-linolénico, γ-linolénico, homo-γ-linolénico, dihomo γ-linolénico, araquidónico y eicosapentanoico. Excepto el linoleico, los demás son raros en plantas y animales pero ciertas microalgas contienen relativamente grandes cantidades de algunos de ellos. Algunos de los ácidos grasos poliinsaturados que se han encontrado en los lípidos microalgales son importantes fármacos. Son precursores de prostaglandinas, prostaciclinas y leucotrienos, y como tales son interesantes para la industria farmacéutica. Existen patentes para su uso como antihipertensivos, como tratamiento de la hiperlipidemia, para reducir el colesterol, como alimentos sanos, etc. Los fosfolípidos pueden suponer en algunos casos hasta el % de la fracción lipídica, en la mayoría de las clases su porcentaje es mucho menor.
Los hidrocarburos suponen una fracción minoritaria, pero en algunas especies suponen hasta el 15%.
Por último, el glicerol, componente de la pared celular, le confiere a esta las propiedades osmóticas necesarias para desarrollarse en ambientes incluso saturados de sal.
Pigmentos fotosintéticos. Forman parte de la fracción lipídica polar y, al igual que el resto de algas, poseen los tres tipos de pigmentos principales: clorofila, carotenos y ficobilinas.
Ácidos nucleicos. Pueden suponer entre el 1-10% del peso seco, aunque lo normal es que este entre 4-6%. La relación RNA/DNA suele ser de 3/1 pero cuando crecen en condiciones favorables se incrementa a 50-200/1. Este nivel de ácidos nucleicos es mayor que en las plantas superiores (2/1) pero menor que en bacterias (15-20%) y levaduras (10-12%).
Fracción mineral. También conocidas por cenizas, suele suponer entre un 6-15% del peso seco en especies de agua dulce, y hasta un 39% en especies marinas, y entre ellas son las diatomeas las que mayor porcentaje presentan.
Un aspecto negativo (o no) es la capacidad que tienen las microalgas de acumular metales pesados.
Vitaminas. Como sucede en plantas superiores, el contenido en vitaminas varía dependiendo de las condiciones de crecimiento. Además de estas fluctuaciones a causa de factores ambientales, los métodos utilizados para el secado y procesamiento de la biomasa reducen la concentración de varias vitaminas. Este hecho es especialmente importante en el caso de las vitaminas B1 B2, C y ácido nicotínico ya que son termolábiles y su concentración disminuye considerablemente durante el proceso de secado, si se compara con el material fresco.
En las microalgas están presentes las siguientes vitaminas:
• Vitamina A
• B1 (Tiamina)
• B2 (Riboflavina)
• B6 (Piridoxina)
• B12 (Cobalamina)
• Vitamina C
• Vitamina E
• Ácido nicotínico
• Biotina
• Ácido fólico
• Ácido pantoténico
TABLA DE LAS VITAMINAS
Las microalgas en la agricultura moderna.
El uso de biofertilizantes constituye una alternativa para el manejo sostenible de los suelos y la fertilización de cultivos, y su uso permite reducir el impacto ambiental causado por el uso excesivo de fertilizantes químicos.
Pero no nos engañemos, el aporte de macronutrientes presentes en las microalgas es tan pequeño que necesitaríamos cantidades ingentes de estas para suplir las unidades de fertilizantes necesarias para llevar a buen fin cualquier cultivo tal y como lo conocemos, lo que actualmente no es viable económicamente. Otro tema es el aporte de micronutrientes, dada la importancia que tienen y la poca cantidad en la que son necesarios.
Sin embargo, las microalgas pueden y de hecho ofrecen otros beneficios como la presencia de sustancias promotoras de crecimiento como auxinas, citoquininas, aminoácidos y poliaminas además de la fijación de CO2 en el suelo.
Actualmente debemos de contemplar el uso de este tipo de producto no como un sustituto de la fertilización inorgánica sino como:
- Una forma de obtener los mismos rendimientos en nuestros cultivos disminuyendo el uso de fertilizantes inorgánicos.
- Una manera de aumentar la producción de nuestros cultivos sin aumentar el uso de los fertilizantes inorgánicos.
De hecho, debemos enfocar el uso de las microalgas de manera foliar ya que, aunque el contenido en nutrientes es bajo, estos son de rápida absorción a través de los estomas y por los poros hidrofílicos presentes a nivel de la cutícula.
Otros usos de las microalgas.
Biocombustibles. El biodiesel obtenido del cultivo de microalgas es el biocombustible más estudiado, ya que las microalgas son una de las mejores fuentes de lípidos convertibles a biodiésel debido a su elevado crecimiento. El parámetro clave para que la producción de este biodiésel sea factible es la capacidad de la microalga de producir lípidos, que depende tanto de la productividad de la biomasa de microalgas, como del contenido celular de lípidos en la microalga. Un proceso ideal debería permitir alta productividad de lípidos con una alta productividad de biomasa y con el mayor contenido posible de lípidos en las células. Desafortunadamente esta situación es muy difícil de obtener, dado que, como ya hemos visto, las células con alto contenido de lípidos se obtienen bajo condiciones de estrés fisiológico, el cual está asociado a condiciones limitantes de nutrientes y, por ello, se obtiene una baja productividad de biomasa.
ESPECIE | % DE LÍPIDOS | PRODUCTIVIDAD DE LÍPIDOS (mgL-1d-1) | PRODUCTIVIDAD DE BIOMASA (mgL-1d-1) |
Scenedesmus acuminatus | 15.3 | 2.4 | 0.02 |
Nannochlorosis sp. | 51.0 | 1.46 | 0.003 |
Dunaliella salina | 29.2 | 5.42 | 0.02 |
Chorella vulgaris | 27.8 | 42.5 | 0.15 |
Haematococcus pluvialis | 13.4 | 11.96 | 0.09 |
Los valores teóricos, así como algunos valores obtenidos a escala de laboratorio o de planta piloto, ratifican la potencialidad de estas tecnologías para la obtención de biocombustibles. Sin embargo, para que estas tecnologías sean económicamente viables y medioambientalmente sostenibles se deben de buscar cumplir estos tres puntos.
• Conseguir un proceso de selección y mejora de las mejores cepas de microalgas en cuanto a producción de lípidos y biomasa adaptadas al tipo de agua y condiciones ambientales dadas.
• Una vez conseguido el punto anterior, diseñar unas estrategias de cultivo que maximicen el potencial genético de la cepa.
• Como en todo proceso industrial, es necesario que sus balances energéticos y de carbono sean favorables y que los impactos medioambientales y los costes de producción se reduzcan significativamente.
Bioetanol. Las microalgas son ricas también en hidratos de carbono que se pueden utilizar como fuentes de carbono para obtener bioetanol por fermentación y pueden competir incluso con la caña de azúcar y el maíz, pero al igual que con el biodiesel, la tecnología a nivel industrial esta por desarrollar o, si se ha avanzado estos avances (esta postulación mía es aplicable a todo el artículo) no ven la luz con la rapidez que desearíamos.
Aplicaciones en co-procesos. Me refiero a la biofijación del CO2 y a la depuración de las aguas residuales.
Las microalgas son los mayores bio fijadores de CO2 del planeta. El CO2 que necesitan para su crecimiento lo pueden obtener del aire, de carbonatos solubles y de emisiones industriales. Éstas últimas son las que proporcionan mayores rendimientos por su mayor contenido en CO2, el problema es que estas emisiones pueden incluir contaminantes inhibidores de la fijación del CO2, de manera que es deseable seleccionar especies de algas que toleren elevadas temperaturas, altas concentraciones de CO2 y contaminantes como SOx y NOx. Como veis otra vez aparece la necesidad de mejorar cepas.
Las microalgas también se han empleado para eliminar nutrientes en efluentes de residuos porcinos, de acuicultura y en aguas residuales industriales para eliminar metales pesados o compuestos tóxicos orgánicos. Para una eliminación efectiva se necesitan altas productividades de biomasa, y especies de microalgas que soporten las condiciones del medio y los posibles contaminantes.
Productos de alto valor añadido. Es la principal aplicación del cultivo de microalgas a nivel mundial.
• Pigmentos
• Aditivos alimentarios
• Antioxidantes
• Cosméticos
• Alimentación animal
El último punto está referido casi exclusivamente productos dedicados a la acuicultura porque en el resto de animales, salvo los rumiantes, las microalgas son difíciles de digerir debido a su alto contenido en celulosa. Otro problema es que puede cambiar el color de la piel de los animales.
Principales grupos de algas cultivadas.
Alga | Uso |
Anabaena | Fijadora de nitrógeno. |
Arthrospira (Spirulina) | Consumo humano. |
Botryococcus | Hidrocarburos. |
Chaetoeros | Acuicultura. |
Chlamidomonas | Mejora de la salud gastrointestinal. |
Chlorella | Consumo humano. |
Dunaliella | Consumo humano y prevención del cáncer. |
Haematococcus | Cosmética. |
Isochrysis | Acuicultura. |
Monochrysis | Acuicultura. |
Nannochloropsis | Biocombustibles, acuicultura, cosmética y alimentación humana. |
Nitzschia | Bioindicadora de la salud de las aguas. |
Pavlova | Cosmética. |
Phaeodactylum | Nutrición humana. |
Tetraselmis | Acuicultura. |
Thalassiosira | Acuicultura. |
Rhodomonas | Acuicultura. |
Scenedesmus | Regeneración de aguas. |
Skeletonema | Acuicultura. |
En resumidas cuentas, no hemos explorado apenas nada de este maravilloso mundo que son las microalgas. El futuro es muy prometedor y una parte de la evolución de la humanidad pasará inevitablemente por nuestra relación con ellas.
Trackbacks/Pingbacks