New tubular photobioreactor design based on the Fibonacci configuration

Resumen

El mundo para el 2050 necesitará satisfacer las necesidades de nueve mil millones de personas. Esto sin duda contribuirá a seguir amentando la demanda por recursos naturales, de alimentos y suministros energéticos, causando aumento de contaminación y favoreciendo cambio climático. La satisfacción de estas necesidades deberá ser bajo un enfoque de desarrollo sustentable, es decir, satisfacer las necesidades presentes sin comprometer las generaciones futuras, puesto que seguir el patrón de consumo actual se necesitarían más planetas tierra, cosa que no es posible. En este contexto, las microalgas nos podrían proporcionar una gama interesante de productos, puesto que, son una fuente potencial de sustancias bioquímicas y nutricionales como: proteínas, lípidos, carbohidratos, antioxidantes, pigmentos, con altas posibilidades económicas, con usos en la industria alimentaria para consumo humano y como aditivos para piensos, farmacéuticas y nutracéuticas. Las microalgas convierten la energía solar en productos de almacenamiento de carbono, pudiéndose convertir en una alternativa de energía renovable sostenible, ya que tienen un alto potencial para producir grandes volúmenes de biomasa que, a su vez, se puede utilizar para la producción de diferentes biocombustibles. Además, ayudarían a mitigar la acumulación de dióxido de carbono en la atmosfera, ya que ellas necesitan de este para realizar la fotosíntesis. Por otra parte, son muy eficientes en el tratamiento de aguas residuales permitiendo reducir el consumo de agua, así como recuperar nutrientes de las aguas residuales, como el fósforo y los nitratos. Por todas estas razones, los procesos basados en el uso de microalgas están recibiendo un creciente interés dentro del sector industrial a nivel mundial. Entonces el desafío es, industrializar la producción de microalgas, para ello es necesario contar con tecnologías eficientes para el cultivo de microalgas, vale decir fotobiorreactores. No obstante, Se ha realizado avances en esta materia, pero quedan muchas tareas por realizar. Por tanto, la gran tarea pendiente es diseñar fotobiorreactores eficientes, siendo necesario capturar la mayor cantidad de luz, bien distribuida o diluida en la superficie del fotobiorreactor. La presente investigación hace su aporte al proponer un nuevo diseño de fotobiorreactor tubular inspirado en la geometría de Fibonacci, que permitió optimizar la disponibilidad de luz y la productividad, con la posibilidad de ser escalado a un nivel industrial. Los resultados confirman que el diseño propuesto permite un aumento en la captación en la radiación solar interceptada en comparación con la recibida en una superficie horizontal, al tiempo que proporciona condiciones óptimas de cultivo para el crecimiento de microalga: temperatura moderada, pH adecuado y baja concentración de oxígeno disuelto, mejorando la productividad del cultivo de microalgas.