Estudi del creixement en superfície de la macroalga ulva ohnoi en un fotobiorreactor

Abstract

The growth of the global population generates an increasing demand for food and products from the earth. The need for agricultural products applies high pressure to terrestrial and aquatic ecosystems, causing irreversible damage. The production of macroalgae, together with the low need for energy and water for their production and their high nutritional values, make them a good candidate, mainly for human nutrition, in addition to other uses such as pharmaceuticals, cosmetics, livestock breeders and in the biofuel industry. Taking into account the diverse uses of macroalgae in industry, the objective of this project has been to assess the surface growth of Ulva Ohnoi macroalgae using a photobioreactor. To achieve this goal, fragments of algae have been grown in a photobioreactor, which allowed maintaining the ideal environmental conditions for the growth of algae; the value of the surface of the fragments was obtained by image processing of the samples. The results showed a maximum growth rate of 0.14 d-1, corresponding to the last period of the first culture (14-21 days). This growth rate compared to previous studies is considerably low, which can be attributed to high pH values inside the photobioreactor, which consequently did not allow algae to fix carbon. In the second and third cultures, maximum growth rates of the order of 0.06 d-1 and 0.05 d-1, were respectively obtained. In both cases, there was a cell death of the culture, produced by the combination of high irradiation and high temperature. This fact brought the culture into a state of photoinhibition that as consequence caused a loss of the initial concentration of chlorophyll in the algae fragments of the 20% in the case of the second culture and 30% in the case of the third culture. In this study, no significant growth results have been obtained that provide sufficient evidence to understand the behaviour and evolution of the growth of fragments, since this would have required more cultures to be done.

El crecimiento de la población global genera una demanda creciente de alimentos y productos provenientes de la tierra. La necesidad de productos agrícolas, aplica una alta presión sobre los ecosistemas terrestres y acuáticos, provocando daños irreversibles. La producción de macroalgas, en conjunto con la poca necesidad de energía y agua para su producción y sus elevados valores nutricionales, hacen que sean un buen candidato, principalmente, para la nutrición humana, además de otros usos como son los farmacéuticos, cosméticos, ganaderos y en la industria de los biocombustibles. Teniendo en cuenta los usos diversos de las macroalgas en la industria, el objetivo de este proyecto ha sido evaluar el crecimiento en superficie de la macroalga Ulva Ohnoi mediante un fotobiorreactor. Para alcanzar este objetivo se han hecho crecer fragmentos de alga en un fotobiorreactor, el cual permitía mantener las condiciones ambientales idóneas para el crecimiento de las algas, el valor de la superficie de los fragmentos se obtuvo mediante el tratamiento de imágenes de las muestras. Los resultados mostraron una tasa de crecimiento máxima de 0.14 d-1, correspondiente al último periodo del primer cultivo (14-21 días), esta tasa de crecimiento en comparación con estudios previos es considerablemente baja, lo que puede atribuirse a elevados valores de pH dentro del fotobiorreactor, que en consecuencia no permitían a las algas fijar carbono. En el segundo y tercer cultivo se obtuvieron tasas de crecimiento máximas del orden de 0.06 d-1 y 0.05 d-1, respectivamente. En ambos casos se produjo una muerte celular del cultivo, producida por la combinación de una alta irradiación y una alta temperatura, que llevaron al cultivo a un estado de fotoinhibición y que además provocaron una pérdida de la concentración de clorofila inicial en los fragmentos de alga del 20% en el caso del segundo cultivo y del 30% en el caso del tercer cultivo. En este estudio no se han obtenido resultados significativos de crecimiento que aporten evidencias suficientes para poder entender el comportamiento y la evolución del crecimiento de los fragmentos en los cultivos, ya que para ello hubiera sido necesario la realización de más cultivos.

El creixement de la població global genera una demanda creixent d'aliments i productes provinents de la terra. La necessitat de productes agrícoles, aplica una alta pressió sobre els ecosistemes terrestres i aquàtics, provocant danys irreversibles. La producció de macroalgues, en conjunt amb la poca necessitat d'energia i aigua per la seva producció i els seus elevats valors nutricionals, fan que siguin un bon candidat, principalment, per a la nutrició humana, a més d'altres usos farmacèutics, cosmètics, ramaders i en la indústria dels biocombustibles. Tenint en compte els usos diversos de les macroalgues en la indústria, l'objectiu d'aquest projecte ha estat avaluar el creixement en superfície de la macroalga Ulva ohnoi mitjançant un fotobioreactor. Per tal d'assolir aquest objectiu s'han fet créixer fragments d'alga a un fotobioreactor, el qual permetia mantenir les condicions ambientals idònies pel creixement de les algues, el valor de la superfície dels fragments es va obtenir mitjançant el tractament d'imatges de les mostres. Els resultats van mostrar una taxa de creixement màxima de 0.14 d-1 corresponent a l'últim període del primer cultiu (14-21 dies), aquesta taxa de creixement en comparació amb estudis previs és considerablement baixa, fet que es pot atribuir a elevats valors de pH dins del fotobioreactor que no permetien a les algues fixar carboni. En el segon i tercer cultiu es van obtenir taxes de creixement màximes de l'ordre de 0.06 d-1 i 0.05 d-1, respectivament. En tots dos casos es va produir una mort cel·lular del cultiu, produïda per la combinació d'una alta irradiància i una alta temperatura, que van portar al cultiu a un estat de fotoinhibició i que a més van provocar una pèrdua de la concentració de clorofil·la inicial en els fragments d'alga del 20% en el cas del segon cultiu i del 30% en el cas del tercer cultiu. En aquest estudi no s'han obtingut resultats significatius de creixement que aportin evidències suficients per poder entendre el comportament i l'evolució del creixement dels fragments en els cultius, ja que per això hagués estat necessari la realització de més cultius.