Biocombustibles a partir de aguas residuales

La empresa Aqualia acaba de presentar en Londres el proyecto All-gas, un proyecto promovido por la Unión Europea y que busca el aprovechamiento de las aguas residuales para el cultivo de microalgas y su posterior conversión en biodiesel. El proyecto a nivel europeo y con una duración de 5 años, se desarrollará en Chiclana de la Frontera (Cádiz).



Foto de Sandia National Laboratories


Aqualia, filial para la gestión integral del agua de FCC, presentó en los últimos días en Londres el proyecto All-gas, un proyecto que prevé la obtención de biocombustibles a partir del aprovechamiento de las aguas residuales de las EDAR.

Estas aguas residuales, cargadas con nutrientes, servirán para el crecimiento de algas, con los que obtener posteriormente biodiesel.

El proyecto se desarrollará en los próximos cinco años una vez ya se ha comprobado que la idea funciona en el laboratorio.

La idea se desarrollará en la Estación Depuradora de Aguas Residuales de El Torno en Chiclana (Cádiz) que acogerá las instalaciones esenciales para la primera fase.

En las salinas municipales anexas a la instalación se habilitarán, en esta primera fase, dos lagunas, con un sistema de recolección de algas y "zona industrial" de 10 hectáreas para el cultivo de algas.




Ejemplo de las balsas de cultivo de algas en Nueva Zelanda - Fotografía de siftnz

La ventaja de la reutilización de las aguas residuales, se basa en la eliminación de nutrientes de las aguas residuales, que pueden generar efectos de eutrofización una vez salen al mar, para obtener biomasa de algas para el aceite y otras extracciones químicas. 

Otra de las ventajas, es el papel de las algas en el proceso de mayor depuración de las aguas residuales, al quitar este exceso de nutrientes.

La idea inicial, es que esta instalación industrial a pequeña escala, pudiera surtir de carburante anual para una flota de 400 vehículos.

Aunque la cifra es pequeña; lo que la hace no rentable económicamente, la idea es poder ir desarrollándola hasta lograr convertirla en una producción a gran escala.

El Proyecto All-gas cuenta con un presupuesto de 12 millones de euros y se enmarca dentro de las iniciativas de I+D+i FP7 Biofuels from Algae de la Unión Europea que pondrá 7 de los 12 millones de euros del proyecto. Además de Aqualia, también participan empresas de Alemania, Reino Unido, Holanda, Austria y Turquía.


Otro proyecto similar

La Universidad de Vigo, acaba de lograr otro proyecto europeo dotado con 600.000 euros para los próximos tres años, para el desarrollo y cultivo de microalgas de agua dulce; en concreto Chlorella vulgaris, que permitan la obtención de biodiésel y mejoren la limpieza de las aguas residuales.

Tras los ensayos de crecimiento realizados en el campus con distintas cepas gallegas durante el último año, la última fase está a punto de arrancar con la construcción de una planta piloto en la depuradora de Guillarei, en Tui.

En el estudio también participan el Instituto Enerxético de Galicia (Inega) y las universidades de Almería, Aveiro (Portugal) y Pau et des Pays de l´Adour (Francia).

 Por otro lado, un grupo de investigación de la Universidad de Alcalá coordina un proyecto pionero de depuración de agua residual para el riego de especies que pueden producir biodiésel, así como para la recarga de acuíferos mediante barreras reactivas.

Estos proyectos, son similares al del Sandia National Laboratories, del Gobierno de Estados Unidos "Project converts dairy wastes to energy, other products"


Más información

- FP7 Biofuels from Algae

- Comunicado de prensa de FCC - Aqualia lidera un proyecto europeo para obtener biocombustibles con la depuración de aguas residuales

- Sandia Labs News Releases - Project converts dairy wastes to energy, other products

- The Guardian - Sun, sewage and algae: a recipe for success?

- Reuters - Aqualia eyes large-scale algae biofuel production

- El País - Algas + porquería = ¿biocombustible?

- Cinco Días - Del desagüe a su coche convertido en gasolina


- Agencia Sinc - Riego con agua residual depurada para producir biocombustible

- Viva Chiclana - El proyecto All-gas avanza con la firma del convenio con Aqualia

- Faro de Vigo - Expertos del campus cultivarán microalgas en la depuradora de Tui para hacer biodiésel

No me comas o quedarás marcado

Algunos organismos gastan parte de su energía en producir bioluminiscencia. A pesar de ese gran gasto energético, para ellos es rentable porque pueden alejar a otros organismos y evitar ser comidos. Algo que le ocurre a las algas del género Noctiluca, unos protistas dinoflagelados que poseen una enzima que reacciona con Oxígeno, para producir bioluminiscencia. Cuando son comidos por componentes del zooplancton, quedan marcados, por lo que son más vulnerables ante un depredador tal y como le ocurre al krill.

¿Por qué lo hacen?

Estas "algas" como las del Género Noctiluca, no tienen capacidad de fotosíntesis, por lo que para poder sobrevivir deben de realizar una heterotrofía, al igual que nos ocurre a los humanos.

Para hacer este proceso, las Noctiluca se convierten en organismos depredadores, alimentándose de una gran variedad de presas que incluyen tanto fitoplancton (principalmente diatomeas), huevos, larvas y restos fecales de crustáceos como también otros organismos zooplanctónicos.

Debido a todo esto, estas algas jugarán un importante rol en la cadena trófica de los ecosistemas marinos en los que se encuentren tanto por su acción depredadora, como por su acción de "marcado". Por ejemplo, los copépodos; como los individuos del krill (Orden Euphausiacea), cuando comen a las algas con esta capacidad de bioluminiscencia, quedan marcados ante sus depredadores como la larvas de peces.

Estas algas, tienen unas vesículas con unas enzimas que produce dicha bioluminiscencia ante la presencia del oxígeno, durante unas fracciones de segundo, de forma que al hacerlo de forma coordinada entre todas sus células, puede durar durante unos cuantos segundos y como los copépodos tienen un cuerpo transparente, el desastre se hace para el propio copépodo, teniendo en cuenta que estamos en una zona del océano con una iluminación natural escasa.

Cuando está en el agua, el copépodo "agita el agua" de su al rededor para comenzar a ingerir las Noctiluca, pero en realidad provoca que las algas comiencen a producir luz gracias a esa agitación del agua, por lo que el copépodo queda marcado tanto por comer el organismo, como por el resto de organismos que lo iluminan y lo hacen visible para otros depredadores.

De esta forma, el alga se vería beneficiada ante esta señal de alarma ya que el copépodo queda como si fuera un ladrón cuando salta la alarma, beneficiando al alga.

Esto es algo, que podemos observar en algunas noches de verano con luna nueva como en la Noche de San Juan, que al agitar el agua del mar o tirar una piedra, podemos observar cierta luminiscencia en el agua.

En este vídeo del Proyecto Divulgare (Estrategias adaptativas: Hipótesis de la “Alarma contra ladrones”) se puede ver cómo es el proceso en las aguas de Galicia. Si quieres saber el making off del vídeo, puedes entrar aquí

Estrategias adaptativas: Hipótesis de la “Alarma contra ladrones” from divulgare on Vimeo.

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Más información

- Blog del Proyecto Divulgare del Grupo de "Ecología y Evolución de Plantas de la Universidad de Vigo"

- Noctiluca scintillans

- Krill: la comida de las ballenas

- Bioluminiscencia

- Glowing algae turn Australian lakes electric blue

- La Noctiluca y el astronauta

- Noctiluca scintillans. Farolillos bajo el mar.

- Sato, N.E.; Hernández, D. & Viñas, M.D. Hábitos alimentarios de Noctiluca scintillans en aguas costeras de la Provincia de Buenos Aires, Argentina. Lat. Am. J. Aquat. Res., 38(3): 403-412, 2010 DOI: 10.3856/vol38-issue3-fulltext-5

Bacterias que forman nubes

Una de las funciones del plancton, además de servir de alimento para los organismos de la cadena trófica tienen un importante papel en la regulación del clima mediante la fijación de CO2 y en la liberación de sulfuro de dimetilo (DMS), implicado en la formación de nubes.

Las transformaciones biogeoquímica, son vitales en los ciclos de los elementos de la biosfera, siendo realizadas en muchos casos de forma exclusiva por bacterias y posiblemente sin su participación en los ciclos biogeoquímicos, la tierra tal y como la conocemos, no existiría.

Uno de los ciclos en los que participan las bacterias, es el del ciclo del azúfre que es uno de los núcleos de condensación que participan en el origen de las nubes. En este ciclo del azífre, se produce sulfuro de dimetilo (DMS), una forma de intercambio de azúfre entre los océanos y la atmósfra, responsable de ese olor caracterísitico del mar.

El DMS se forma por la descomposición enzimática de dimetilsulfoniopropionato (DMSP), un compuesto orgánico muy abundante en los océanos que funciona como una especie de regulador osmótico de las algas unicelulares, generalmente individuos de la División Haptophyta, como ocurre con Emiliania husleyi.

Este DMSP lo sintetizan y acumulan en el interior celular para contrarrestar el efecto de la sal del agua de mar, evitando la rotura lítica de la célula y que puede llegar a representar el 10% del contenido de Carbono y el 75% del azúfre de la célula.

Mediante procesos de degradación y muerte celular (a través del zooplancton o de virus que les afectan) el DMSP se transmite en la red trófica, acabando por producir sulfuro de dimetilo o DMS que va a ser expulsado a la atmósfera ya que difunde desde el agua hasta la atmósfera. Una vez en la atmósfera, se va a oxidar formando las principales partículas que actúan como núcleo de condensación en el océano.

Kipinä S. Effect of UV-B radiation on DMSP contents of the coccolithophond Emiliania huxleyi. http://irs.ub.rug.nl/dbi/4ca3240ac0ec1

¿Qué ocurre con este DMS en la atmósfera?


Una vez el DMS está libre en la atmósfera, la radiación ultravioleta del sol provoca su oxidación y se van a acabar formando aerosoles de sulfato que van a condensar por la humedad existente y van a incrementar la densidad de las nubes.

Al aumentar la densidad de las nubes, se produce una reducción de la temperatura (de hasta 4ºC) provocando que llegue al mar una menor cantidad de radiación solar y un clima más atenuado, provocando una especie de regulación sobre la productividad de la zona, ya que esta reducción de la energía lumínica va a reducir la producción primaria del fitoplancton y por tanto del ecosistema marino.

Por esta razón, se relaciona a los bloom de fitoplancton, con la producción de nubes en la atmósfera.

Algo parecido se observó con la expedición SOFEX de fertilización del fitoplancton con hierro, en el que observaron que las concentraciones de DMS habían aumentado 4 veces con respecto a la zona no fertlizada.

Un intento de explicación del proceso

En el siguiente vídeo, realizado por el Colectivo Axena, se puede ver como de forma experimental van a "fabricar una nube".

Con una bomba de vacío se extrae el aire del matraz que contiene una pequeña cantidad de agua, para formar de esa forma vapor de agua.

Posteriormente se va añadir partículas de fósforo que están en una cerilla, para añadirlas a un matraz y en el que se va a formar una nube.

El fósforo actúa como núcleo de condensación para las partículas de la nube, ya que el vapor de agua se agrega a las partículas del vapor de agua.

Fabricando una nube from Axena on Vimeo.

Regulación natural

Se cree que la liberación del DMS es una especie de sistema de regulación atmosférica, ya que la producción de DMS está relacionada con la temperatura del agua y la formación de nubes.

Cuando hay una gran producción de DMS, se forman nubes, se incrementa el efecto albedo y se reduce la radiación solar que incide sobre el océano, por lo que además de bajar la temperatura del océano, también se reduce la producción de algas unicelulares y por tanto del DMSP formado por las propias algas.



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Más información

- González J.M , Pedrós-Alió C. y Gasol J.P. Plancton bacteriano de los océanos. INVESTIGACION Y CIENCIA, diciembre, 2008 - PDF

- Thomas M.A. et al. Quantification of DMS aerosol-cloud-climate interactions using the ECHAM5-HAMMOZ model in a current climate scenario. Atmos. Chem. Phys., 10, 7425–7438, 2010 www.atmos-chem-phys.net/10/7425/2010/ - doi:10.5194/acp-10-7425-2010

- Katina Bucher Norris - Dimethylsulfide Emission: Climate Control by Marine Algae?

- El bloom de los Haptophyta y la fijación de CO2.

- Actividad solar, biota terrestre y cambio climático

- ¿De dónde vienen las nubes?

- Corales, algas y formación de nubes

- La danza de las nubes del fitoplancton

- The science behind that fresh seaside smell

- Relacionan a organismos marinos y cambio climático

- Noaa - Oceanic Dimethylsulfide (DMS) and Climate

- Whoi - DMS: The Climate Gas You've Never Heard Of

- Wikipedia - Sulfuro de dimetilo y las nubes

- Wikipedia - Cloud condensation nuclei

- El papel del Sulfuro de dimetilo (DMS) en la regulación climática a escala global.

- Emiliania huxleyi Home Page

- Universität Bremen - Coccolithophores

- ¿Influye realmente la biosfera en el clima?

- Copley, J. All at sea. Nature 415, 572-574 (7 February 2002) | doi:10.1038/415572a

- Courtland, R. Phytoplankton responding to climate change [Home page]. Nature News. 17/04/2008.

- Hays et al. Climate change and marine plankton. TRENDS in Ecology and Evolution Vol.20 No.6 June 2005 (PDF)

- Kipinä S. Effect of UV-B radiation on DMSP contents of the coccolithophond Emiliania huxleyi. http://irs.ub.rug.nl/dbi/4ca3240ac0ec1

- Sallie W. Chisholm, Paul G. Falkowski, John J. Cullen. OCEANS: Dis-Crediting Ocean Fertilization. Science. 12/10/2001; Vol. 294. no. 5541 (pp. 309 – 310). Disponible en: SCIENCE

- Possible dependence between the total solar irradiance and dimethylsulphide

- Temario de Biodiversidade de Prantas non Vasculares. Universidade de Vigo.

La lluvia de las Rías Baixas hace más productiva a la Ría de Vigo, ¿por qué?

Hoy se acaba de conocer la publicación del estudio definitivo por parte del CSIC mediante el proyecto IMAN, en el que tras recoger durante 2 años muestras de lluvia de la Ría de Vigo, han llegado a la conclusión de que tras los días de lluvia, la Ría de Vigo es más productiva. ¿Por qué ocurre?

Todo se debe a la química de las lluvias porque en las Rías Baixas, contienen unas cantidades mejores de nutrientes orgánicos e inorgánicos que aumentan la productividad del fitoplancton y por tanto del resto de organismos de la cadena trófica, en este caso el marisco de la ría de Vigo.

La lluvia en la Rías Baixas tiene un mejor contenido de compuestos de nitrógeno; en especial, se debe a un mayor contenido en ácidos húmicos, necesarios para favorecer la actividad del fitoplancton, ya que el nitrógeno es un nutriente esencial para el crecimiento del fitoplancton.

De esta forma, el material depositado sobre el mar por lluvia cargada de partículas en suspensión, tiene un impacto positivo sobre la productividad de la ría al promover la actividad de tanto la base como la cúspide de la cadena, fitoplancton y bacterioplancton; productores primarios y descomponedores de la materia orgánica.

A lo largo de las 650 muestras de lluvia de los dos últimos años y el análisis de la productividad en tres zonas de muestreo, alejadas entre sí y totalmente diferentes (Islas Cíes, Bouzas y Redondela) han observado diferencias, como que la lluvia que cae sobre las Cíes contiene más proteínas que las de otros puntos urbanos o rurales, pero próximos al casco urbano.

Uno de los problemas que ven es que si la contaminación atmosférica aumentara por encima de lo normal, la productividad ya no sería la misma, porque en lugar de ser beneficiosos los aportes de la lluvia, la carga sería excesiva, por lo que se convertiría en contaminante al reducir la productividad de las rías.

La diferencia principal con respecto al agua que llega de los ríos en temporadas de riadas o con depuradoras ineficientes, es que esta llegada masiva de agua dulce de los ríos, perjudica a las rías, ya que rompe la dinámica de las rías tanto de nutrientes como de corrientes, modificando la salinidad de las rías.

Esto es especialmente notable después de las temporadas de incendios, donde las primeras lluvias, arrastran en su proceso erosivo de la capa superficial quemada diferentes cenizas ya sin materia orgánica, así como lodos y limos cuyo exceso perjudica a las rías.

Algo parecido a lo que se ha visto en la Ría de Vigo, ocurre con las zonas marinas que están al lado de los desiertos, ya que están influenciadas por los vientos de los desiertos cargados de nutrientes, en especial el hierro, necesario para la cadena de transporte electrónico de las plantas.

De ahí que algunas de las zonas pesqueras más importantes del mundo estén cerca de desiertos (véase Banco Canariosahariano) o en zonas con influencia de los vientos cargados de partículas de hierro.

Por esta razón existen zonas HNLC en los océanos, que tienen una gran cantidad de nutrientes pero una baja cantidad de clorofila, porque no hay vientos cargados de hierro, de ahí que desde hace un tiempo existan proyectos para fertilizar los océanos con partículas de hierro.


Me enteré de la noticia vía Menéame


PD: Me gustaría que el post fuera bastante más completo, pero ando metido en exámenes.


Más información


- Proyecto Iman

- La ría de Vigo produce el doble de marisco tras un día de lluvia

- Las lluvias torrenciales ponen en peligro el marisco de las Rías Baixas

- El agua de la lluvia tiene efectos positivos sobre la productividad de la ría de Vigo

- Iron fertilization

- Fertilizing the Ocean with Iron

- Controlar la lluvia para sanear las rías

Algas, o cómo convertir CO2 y residuos en biocombustibles

Aparecen métodos más eficientes y económicos para producir biocombustibles. Las algas no inciden sobre el precio de los alimentos y convierten gases contaminantes en combustible.


Pero las algas son también una de las fuentes para producir biocombustibles (bioetanol, biobutanol y biodiésel) que suscitan mayor interés: su producción en masa no incidiría sobre el precio de los alimentos como ocurre con los cultivos de cereales y otras plantas, mientras pueden crecer decenas de veces más rápido que cultivos vegetales y extraer un mayor rendimiento energético a partir de la misma masa.

Asimismo, se estudian métodos para usar plantas con grandes cultivos de algas que capturarían dióxido de carbono y emitirían oxígeno (consultar animación de The Guardian sobre el método empleado para producir combustible a través del cultivo de algas).

Sería posible, por ejemplo, situar plantas de algas para secuestrar dióxido de carbono junto a industrias contaminantes y convertir los gases nocivos en materia prima para generar biocombustible no contaminante.

Dadas sus potenciales ventajas, el cultivo de algas para el sector de los biocombustibles interesa a empresas de nueva creación; centros de investigación públicos y privados (o una simbiosis de ambos modelos, como la colaboración entre el Departamento de Ciencias del Mar de la Universidad de Alicante y la empresa BFS BioFuel Systems, que desarrollan el prototipo Airemar, mecanismo capaz de convertir CO2 en biocombustible a partir del cultivo de algas); e incluso agencias gubernamentales.

La apuesta pública por las algas crece: el Gobierno británico financia, a través de su agencia independiente The Carbon Trust, el mayor programa de investigación para crear combustibles a partir de algas (con 26 millones de libras de presupuesto y el objetivo de que los biocombustibles a partir de algas sean realidad comercial en 2020), el programa de rescate impulsado por Barack Obama destina 1.500 millones de dólares a la investigación de alternativas a los combustibles fósiles, y se espera que al menos una porción de esta cantidad sea destinada a biocombustibles derivados de algas.

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¿Los árboles producen CO2?

Generalmente, cuando hablamos de los árboles, en la mayoría de los casos nos referimos a los árboles, como unos magníficos productores de oxígeno. Sin embargo, la afirmación, tiene matices que la pueden convertir en errónea. Pero lo más importante de todo, ¿producen CO2? Si.


Los árboles y la producción de oxígeno


Tabebuia chrysantha. Fotografía de barloventomagico


Al hablar de árboles, siempre uno se congratula de que son unos magníficos productores de oxígeno y que sin ellos no viviríamos. La afirmación en parte es cierta, pero los árboles tienen una eficiencia de fijación de CO2 relativamente baja, que hace que las algas sean unos excelentes fijadores de CO2 (hasta 30 veces más que un árbol joven).


Caulerpa uva. Fotografía de Marcia_Salviato


De hecho, las mayores tasas de fijación de CO2 se encuentran en las algas, de ahí entre otros motivos, que sean las microalgas, las empleadas en las nuevas técnicas de producción de biocarburantes y que los ecosistemas marinos, a pesar de ser unos "desiertos ecológicos" son unos magníficos fijadores de CO2 atmosférico, ya que el CO2 es asimilado a través del plancton, los corales y los peces, y luego transformado en rocas sedimentarias o biogénicas. Absorben alrededor del 50% de carbono emitido a la atmósfera.


Los árboles y la producción de CO2

Sin embargo, algo que tampoco se suele mencionar, es que los árboles, además de producir oxígeno, también producen CO2, durante el proceso de respiración vegetal.

Las plantas absorben dióxido de carbono atmosférico y elaboran azúcares y oxígeno durante la fotosíntesis. Sin embargo, durante ese proceso, se libera una cierta cantidad de CO2, cuando emplean los azúcares (C6H12O6) para generar la energía necesaria para su propio mantenimiento, en un proceso denominado respiración.

Es más, según la edad del árbol, la fijación de CO2 y producción de oxígeno varía considerablemente.

Los árboles jóvenes, son magníficos sumideros de carbono, porque su respiración es menor y por tanto, producen más biomasa y tienen mayor crecimiento. Sin embargo, la conservación de las nuevas plantaciones no es la mejor que puede existir, ya que la corta de árboles jóvenes en las plantaciones acaba siendo muy perjudicial.

Sin embargo, cuando envejecen, la tasa de fijación de CO2 se acaba por igualar a la respiración, por lo que se generan balances neutros, aunque en un principio la tasa de fijación de CO2 es un poco mayor pero según el ecosistema, podría llegar a darse el caso de Respiración (producción de CO2) > Fotosíntesis (Absorción de CO2)


Por tanto, ¿debemos de cortar los árboles viejos ? (George W. Bush dixit)

Al contrario, los árboles viejos, al final lo que están haciendo en conjunto es una fijación constante de CO2, al formar un sotobosque que absorbe CO2 de una forma magnífica.

En los últimos estudios, se está comprobando, que los bosques antiguos, al final acaban siendo los mejores secuestradores de CO2, por lo que una de las claves para no aumentar el CO2 atmosférico, además de la reforestación, pasa por la conservación de los ecosistemas existentes.

Más info en la Universidad de Michigan -Neofronteras - Vitalis - Oregon State - Sumidero de carbono -