En la producción de biocombustibles o de biofertilizantes, para uso en la medicina, en productos de consumo humano y en la limpieza de aguas residuales, las microalgas se han convertido en una importante fuente alternativa de alimentos y de sustancias bioactivas de uso industrial.
Estos organismos microscópicos, que viven en las aguas marinas, dulces y salobres, son objeto de estudio en la Universidad de Costa Rica (UCR), donde se está trabajando en la identificación de especies nativas con potencial para su explotación desde el punto de vista biotecnológico.
El cultivo de microalgas es una actividad bastante novedosa y en la actualidad ocupa la atención de más de un centro de investigación alrededor del mundo, en busca de diversas aplicaciones productivas y comerciales, en áreas tan vitales como la salud, la energía, la acuacultura y la alimentación humana y animal, cuya demanda aumenta cada vez más.
Las microalgas constituyen la base de las cadenas tróficas que permiten la vida en los diferentes cuerpos de agua. Además, se les atribuye un papel clave para el equilibrio planetario, ya que cumplen una función vital en la fijación de dióxido de carbono por medio de la fotosíntesis.
En la UCR, desde hace una década, el Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología (CIMAR) inició estudios sobre estos microorganismos, entre ellos, uno emprendido por las investigadoras Margarita Silva Benavides y Patricia Jiménez Morales, con el propósito de mantener en cultivo colecciones de microalgas aisladas de diferentes cuerpos de agua del país, para abastecer de especies que demanden actividades de investigación, biotecnología y docencia.
Asimismo, en el laboratorio del CIMAR realizan estudios de crecimiento de diversas especies de microalgas a diferentes condiciones de luz y temperatura, así como análisis de lípidos, carbohidratos y proteínas, con el fin de escoger especies óptimas para su escalamiento y uso en cultivos masivos.
El proyecto cuenta con la colaboración de la Escuela de Ingeniería Química y del Instituto de Investigaciones Agrícolas de la UCR. Participan también el Instituto Tecnológico de Costa Rica y el Laboratorio de Nanotecnología (Lanotec).
“Estamos tratando de aislar en el laboratorio especies de microalgas de lagos, ríos y el mar de diferentes zonas de Costa Rica. Consideramos que en las zonas tropicales hay muchas especies que no se han identificado y que pueden constituir un potencial muy importante para la producción de diferentes productos en el campo de la salud y en la biotecnología, como biofertilizantes, biorremediación y biodiesel”, aseguró Silva.
Este trabajo se realiza con el apoyo financiero de la Comisión Nacional de Rectores (Conare), la Vicerrectoría de Investigación y el Programa Institucional en Fuentes Alternativas de Energía (Prifae) de la UCR y el Consejo Nacional para las Investigaciones Científicas y Tecnológicas (Conicit). Además, se ha contado con la colaboración del Instituto de Estudios para los Ecosistemas de Florencia, Italia, desde el punto de vista de capacitación y otorgamiento de equipo.
Múltiples usos
Las aplicaciones productivas y comerciales de las microalgas son muy diversas, como numerosas son las especies que integran este grupo de organismos. Sin embargo, son pocas las especies explotadas comercialmente y solo en ciertos países, principalmente Estados Unidos, Israel, Australia, Europa y algunos de Asia.
Uno de los usos bastante explotado es la extracción de pigmentos naturales, como el betacaroteno y la astaxantina, antioxidantes que protegen contra la aparición del cáncer.
Otras microalgas que se producen en gran escala y que se ofrecen como fuente alimenticia, en pastillas o en tabletas, son la Arthrospira (spirulina)y la Chlorella.
Las microalgas son también agentes excelentes en la biorremediación, pues tienen el potencial de absorver grandes cantidades de dióxido de carbono y remover nutrimentos de aguas residuales o lagunas de oxidación.
La investigadora explicó que las microalgas son organismos autótrofos, que durante el proceso de la fotosíntesis consumen dióxido de carbono en presencia de luz solar para lograr el crecimiento de su biomasa y producir oxígeno. Uno de los compuestos de la biomasa son los lípidos, que almacenan energía y pueden ser convertidos a biodiesel, otro de los usos que actualmente se está explotando en diversos laboratorios.
En Costa Rica, existe todavía poco conocimiento científico y biotecnológico en torno a las microalgas, razón por la que a juicio de Silva es necesaria una política de Estado que asigne fondos a la investigación de estos microorganismos.
Al mismo tiempo, opinó, faltan mecanismos de coordinación y enlace entre la academia y la empresa privada, para unir esfuerzos y recursos e invertir en el desarrollo de cultivos masivos de microalgas a escala semi e industrial.
En relación con las especies analizadas en la UCR, algunas presentaron una alta productividad y podrían ser usadas a escala industrial, precisó Silva.
Durante la investigación, se han aislado siete especies de agua marina y seis de agua dulce, las cuales se encuentran en proceso de estudio en el laboratorio, para posteriormente lograr su crecimiento en un sistema de cultivo.
Entre ellas, se encuentran tres diatomeas del género Navicula sp., procedentes del golfo de Nicoya y el golfo Dulce, que se caracterizan por contener un alto porcentaje de lípidos, con potencial para la producción de energía.
Además, se aislaron dos especies de microalgas de una laguna de oxidación de Liberia, Guanacaste, con el fin de estudiar su posible aplicación en el tratamiento de aguas residuales.
Del laboratorio al campo
Las microalgas necesitan ciertas condiciones para su crecimiento, que se puede realizar en sistemas de cultivo abiertos, como estanques y cascadas, o en sistemas cerrados, como biorreactores.
La luminosidad y el dióxido de carbono desempeñan un papel indispensable para el crecimiento y producción de metabolitos de las células del cultivo, pero también son factores importantes la temperatura, pH, agitación y nutrimentos.
Por ello, cuando se selecciona una especie para obtener un cultivo exitoso desde el punto de vista de un rápido crecimiento y alta productividad, es necesario considerar dichos aspectos, así como identificar cepas resistentes a la contaminación y con tolerancia a la temperatura y a la luz, especialmente si se trabaja en condiciones de sistemas abiertos, explicó la científica de la Escuela de Biología y del CIMAR.
A su juicio, si se incursiona en el campo de la producción de microalgas, hay que tener objetivos muy claros: para qué se quiere producir y porqué se desea producir determinada especie.
Para establecer un cultivo abierto o cerrado en escala industrial, es necesario realizar primero un trabajo con las especies seleccionadas en el laboratorio, para que la información producida sirva como base para su aplicación en el cultivo que se desea desarrollar y los productos que se quieren obtener.
El trabajo en el laboratorio consiste en la identificación taxonómica de las especies y en procesos de aislamiento de las muestras colectadas. Una vez realizado esto, se adaptan a medios de cultivo, donde se someten a las condiciones físico-químicas antes mencionadas.
El descubrimiento de nuevas especies y la síntesis de nuevos productos, así como el mejoramiento del potencial de las especies por medio de la experimentación genética, son algunas de las tendencias que se vislumbran para el futuro, aseguró la especialista.
