¡Invernaderos solares que revolucionarán el cultivo de microalgas!

Concebir unos invernaderos fotovoltaicos dedicados al cultivo de microalgas, y capaces de utilizar selectivamente la luz solar para aumentar la producción de biomasa a la vez que se produce electricidad, reduciendo así los costes y los impactos medioambientales: ese es el objetivo del proyecto de colaboración Purple Sun, financiado por la Agencia Nacional de Investigación (ANR) y coordinada por Inria.

Si la comunidad científica se interesa cada vez más por las microalgas, que se caracterizan sobre todo por su capacidad para desarrollarse mucho más rápidamente que las plantas terrestres, es porque éstas presentan una gran cantidad de intereses potenciales: producción de moléculas que pueden ser valoradas por la industria alimentaria, tratamiento de efluentes, transformación de moléculas inorgánicas (dióxido de carbono, nitratos, fosfatos, etc.) en moléculas valorizables... Y sobre todo, las microalgas pueden almacenar unos compuestos que se pueden transformar en combustible. « Pero a día de hoy, los procesos de producción de biocarburantes a base de microalgas no son lo suficientemente eficaces para garantizar la viabilidad del sector, indica Olivier Bernard, investigador en el centro de investigación Inria Sophia Antipolis-Méditerranée. Son necesarios unos avances, especialmente para reducir los costes y mejorar el balance energético. »

Filtrar la luz solar

« Paradójicamente, es durante los periodos más soleados cuando se plantean los mayores problemas, prosigue Olivier Bernard. Por un lado, cuando reciben demasiada energía solar, las microalgas sufren un fenómeno de fotoinhibición que reduce considerablemente la producción de masa de algas por fotosíntesis. Por otro lado, el exceso de sol puede calentar hasta más de 50° el agua en la que se cultiva las microalgas, lo que hace que se reduzca la productividad de los cultivos, o incluso que haya una importante muerte celular. »

Otra dificultad: el cultivo de microalgas moviliza energía para removerlas y luego para cosecharlas, lo que se traduce por un balance energético y medioambiental poco satisfactorio con los sistemas actuales. El concepto innovador del proyecto de colaboración Purple Sun, lanzado en diciembre de 2013, tiene la ambición de desarrollar unos invernaderos semitransparentes capaces de filtrar la luz solar realizando un “reparto de los fotones”. Esto no solo permite regular el flujo de energía solar y la temperatura del agua, y por lo tanto optimizar la producción de biomasa de algas, sino que los fotones menos aptos a la fotosíntesis son utilizados para generar electricidad fotovoltaica. Entonces sí sería posible producir biocombustibles a base de microalgas sin gastar energía exógena, incluso con un balance energético positivo.

Contribuciones académicas e industriales

Particularmente innovador y prometedor, este proyecto se beneficia de un presupuesto de 3 millones de euros en 3 años aportado principalmente por la Agencia Nacional de Investigación. En el centro del dispositivo, Inria aporta sus conocimientos en materia de modelización digital. « Se trata de simular en un ordenador diferentes escenarios para identificar un proceso que se lo más eficiente posible, con el fin de anticipar y optimizar el piloto que se construirá después, precisa Olivier Bernard, que coordina el conjunto del proyecto Purple Sun.

Estas simulaciones permiten además que se determine en qué medida tal o tal material fotovoltaico tendrá un impacto sobre la productividad de tal o tal especie de microalgas. » El INRA de Sophia-Antipolis, por su parte, se centra en los invernaderos y en la regulación climática, mientras que el Laboratorio de Oceanografía de Villefranche (CNRS y Université Pierre et Marie Curie) estudia la fisiología de las microalgas y los mecanismos de fotoclimatización. « Hemos desarrollado unos fotobiorreactores que permiten regular varios parámetros: la intensidad de la luz, su espectro, el pH, la temperatura, etc., precisa Antoine Sciandra, director del LOV. Unos sensores miden el tamaño de las células, su concentración, sus propiedades de absorción y de difusión, etc. También analizamos las propiedades bioquímicas. De esta forma podemos recopilar en el laboratorio los datos que permiten validar los modelos desarrollados por Inria. »

Además de estos socios “académicos”, este proyecto cuenta con la participación de actores industriales. Armines, la sociedad de transferencia de la Escuela de Minas de París, estudia el diseño, la dirección y la optimización de los sistemas fotovoltaicos. En colaboración con Inria para las simulaciones digitales, la sociedad ACRI determina cómo repartir de la mejor forma posible los fotones entre los cultivos de algas y la producción de energía. Por último, Sunpartner Technologies aporta para el cultivo de las microalgas su tecnología fotovoltaica transparente Wysips®. «Estos trabajos de I+D consolidan nuestro posicionamiento en la realización de superficies inteligentes multifuncionales, asegura David Coulon, directos I+D de Sunpartner Technologies. En junio hemos realizado los primeros ensayos de producción de energía y de filtración de luz. »

Fuente : http://www.inria.fr/centre/sophia/actualites/purple-sun-un-projet-inedit-pour-la-culture-des-microalgues

Última modificación: 08/01/2015

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