Diseño y ajuste de métodos acoplados de extracción de aceite de microalgas para el desarrollo de una topología de biorefinería

Abstract

La biomasa de microalgas tiene el potencial de producir una gran cantidad de biodiesel por unidad de área debido a su alto contenido lipídico. Para logar una producción sostenible de biodiesel a partir de microalgas, es necesario tener en cuenta el concepto de biorefinería, este concepto puede ser aplicado a la biomasa de microalgas para la obtención de biocombustibles y otros productos de alto valor agregado. La extracción del aceite de microalgas es un paso importante para el desarrollo de una topología de biorefinería. En este trabajo, tres métodos acoplados de extracción de aceite de algas fueron diseñados y ajustados a condiciones locales. Para los experimentos de disrupción celular, el efecto del autoclave, hidrólisis y pretratamiento organosolv sobre la eficiencia de extracción fueron evaluados, así como tres metodologías de extracción basadas en solventes orgánicos fueron diseñadas y ajustadas, extracción con la mezcla etanol/hexano, extracción con solvente de reflujo continuo y extracción con solventes asistida con homogenización a alta velocidad. Las cepas utilizadas fueron Closterium sp., Navicula sp., Amphiprora sp., Guinardia sp., Botryococcus sp., Desmodesmus sp. y Tetraselmis sp., los resultados muestran que la hidrólisis y el pretratamiento organosolv como etapas de disrupción celular son las que mas incrementan la eficiencia de la extracción, mientras que para la extracción con solvente de reflujo continuo los mejores resultados son obtenidos al utilizar hexano durante 8 horas y para la extracción con solventes asistida con homogenización a alta velocidad las mayores eficiencias se obtienen a bajos tiempos y frecuencias se 5000 rpm.

Abstract: Microalgae have the potential to produce a big amount of biodiesel per area unit owing to its high lipid content. However, for a sustainable biodiesel production from microalgae, the concept of biorefinery must be taken into account; this concept can be applied to microalgae biomass for the production of biofuels and high added value products owing to different components present in microalgae strains. Microalgae oil extraction is an important step to take into account for the development of a topology of biorefinery. The main objective of this work is to establish different coupled methods for cell disruption and oil extraction of bioprospected microalgae. Three methods were designed and adjusted to local conditions. For cell disruption experiments, effect of autoclave, hydrolysis and organosolv pretreatment on the increase of extraction efficiency was evaluated. For oil extraction, three solvent based methodologies were developed, ethanol/hexane mixture, continuous reflux solvent extraction and solvent extraction with high speed homogenization. Microalgae used in experimental development were Closterium sp., Navicula sp., Amphiprora sp., Guinardia sp., Botryococcus sp., Desmodesmus sp. and Tetraselmis sp. microalgae strains. Cell disruption procedures that presents better results were acid hydrolysis and organosolv pretreatment, best results for continuous reflux solvent extraction were reached when extraction time was 8 hours and hexane is used as extraction solvent, while solvent extraction with high speed homogenization shows higher oil yields when are used times around 14 minutes and frequencies of 5000 rpm.