Sostenibilidad desde el laboratorio ensayos de floculación para cultivos de microalgas en efluentes

Abstract

El cuello de botella del cultivo de microalgas en efluentes para el doble propósito de remover nutrientes y generar biomasa microalgal con vistas a una biorrefinería, es la separación de las microalgas del líquido. En laboratorio la separación se realiza por floculación con hidróxido de sodio o polielectrolitos de aluminio. El alto pH del líquido residual en el primer caso y la presencia de aluminio en la biomasa, en el segundo, hacen que estos métodos no sirvan para ser utilizados en procesos reales. El biopolímero quitosano, muy efectivo como floculante y sin los efectos antes mencionados, es difícil de hallar en el mercado local y su costo es muy elevado para ser un insumo del tratamiento de efluentes. Es necesario estudiar floculantes comerciales, disponibles y seguros, para ser utilizados desde las etapas de laboratorio, de modo de disminuir la brecha que se produce en las etapas de escalado de los procesos, cuando los insumos de laboratorio no pueden ser utilizados en escalas mayores. En este trabajo se comparó el rendimiento de floculación utilizando un floculante catiónico orgánico comercial, utilizado en la industria de potabilización de agua, hidróxido de sodio y autofloculación en un cultivo de microalgas en efluentes, así como los costos asociados a cada opción. No hubo diferencia estadísticamente significativa entre los porcentajes de lípidos, proteínas y carbohidratos extraídos de las biomasas floculadas con los distintos floculantes. El floculante comercial no tiene el mayor rendimiento, sin embargo, presenta la mejor opción costo-rendimiento de los tres métodos.

The bottleneck of the cultivation of microalgae in effluents for the dual purpose of removing nutrients and generating microalgal biomass with a view to a biorefinery, is the separation of the microalgae from the liquid. In the laboratory, the separation is carried out by flocculation with sodium hydroxide or aluminum polyelectrolytes. The high pH of the residual liquid in the first case and the presence of aluminum in the biomass, in the second, make these methods useless to be used in real processes. Chitosan biopolymer, very effective as a flocculant and without the aforementioned effects, is difficult to find in the local market and its cost is too high to be an input for effluent treatment. It is necessary to study commercial flocculants, available and safe, to be used from the laboratory stages, in order to reduce the gap that occurs in the scaling stages of the processes, when laboratory supplies cannot be used on larger scales. In this work, the flocculation performance was compared using a commercial organic cationic flocculant, used in the water purification industry, sodium hydroxide and autoflocculation in an effluent microalgae culture, as well as the costs associated with each option. There was no statistically significant difference between the percentages of lipids, proteins and carbohydrates extracted from the biomass flocculated with the different flocculants. The commercial flocculant does not have the highest performance, however, it presents the best cost-performance option of the three methods.