CAPÍTULO 5
¿Para qué más podemos usar las algas?
En los capítulos anteriores hemos hablado del empleo de las algas en alimentación y del beneficio que puede suponer su consumo para la salud. También hemos comentado la presencia en nuestras aguas de algas tóxicas. En este capítulo hablaremos de otros posibles usos de las algas para intentar dar al lector una visión global de todas (o casi todas) las posibilidades que ofrecen las algas y cómo estas pueden contribuir a la mejora de la sostenibilidad del planeta (figura 6). Pero antes de empezar con los posibles usos de las algas vamos a definir lo que entendemos por sostenibilidad, que básicamente implica la utilización de los recursos de tal forma que cubran las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer a las generaciones futuras.
Figura 6
Ámbitos de uso de las algas.
Algas para luchar contra el cambio climático
Las microalgas tienen una gran capacidad para absorber dióxido de carbono (CO2), el principal gas causante del efecto invernadero y, en consecuencia, del cambio climático observado en las últimas décadas. Varios grupos de investigación españoles trabajan en el estudio de distintas cepas de microalgas y sus condiciones de cultivo para conseguir que atrapen la mayor cantidad posible de CO2 y que, a su vez, a partir de su empleo como nutriente sean capaces de producir biomasa para distintos usos como la obtención de alimentos o ingredientes alimentarios beneficiosos para la salud (tal y como hemos comentado en los capítulos anteriores) o para la producción de biocombustibles, alimentos para peces o incluso como componentes de productos cosméticos y de cuidado personal. También se trabaja intensamente en el desarrollo de sistemas que maximicen la captura de CO2 de la atmósfera, sobre todo con la idea de ubicar los cultivos a gran escala en grandes invernaderos situados en las inmediaciones de los puntos de emisión de los gases de efecto invernadero, y de fotobiorreactores para el empleo eficiente del CO2 capturado, lo que reduciría los costes de producción a gran escala de biomasa. Además, con esta configuración, las algas actuarían como filtros biológicos que reducirían las emisiones de CO2 a la atmósfera.
Pero además de diseños específicos como los que hemos comentado, también se están estudiando estrategias de conservación de ecosistemas costeros que permitan reducir las consecuencias del cambio climático. Estas estrategias pasan por el mantenimiento de los hábitats formados por algas marinas (macroalgas o plantas acuáticas), praderas submarinas, manglares y marismas capaces de regular los flujos de nutrientes, el clima y de captar dióxido de carbono de la atmósfera. La conservación, restauración e introducción de ecosistemas costeros formados por plantas marinas parece suponer, según estudios recientes, una opción efectiva de adaptación para amortiguar los riesgos de inundaciones y erosión costera como consecuencia del cambio climático en áreas vulnerables. Además, son sumideros intensos de CO2 y tienen una gran capacidad para disipar la energía del oleaje y elevar el nivel del fondo marino, protegiendo la zona costera del aumento del nivel del mar.
Algas para el tratamiento de aguas residuales
Como han demostrado varios equipos de investigación españoles, las algas pueden emplearse también de forma eficaz para el tratamiento de aguas residuales gracias a su capacidad de utilizar como nutrientes aquellas sustancias que aparecen disueltas en este tipo de aguas, como el dióxido de carbono, el nitrógeno y el fósforo, que actúan como contaminantes de las mismas. Además, parece indudable que la presencia conjunta en las aguas residuales de microalgas y bacterias aerobias (que pueden vivir y desarrollarse en presencia de oxígeno) supone una ventaja importante, ya que, por una parte, las microalgas emplean dióxido de carbono para crecer y producir biomasa y, por otra, generan oxígeno que las bacterias utilizan para crecer y realizar su función de oxidar y eliminar los contaminantes orgánicos presentes en los efluentes. Este tipo de aproximaciones supone menores costes económicos y energéticos, reduce el consumo de agua dulce, a la vez que permite la producción sostenible de biofertilizantes de uso agrícola. Asimismo, la biomasa derivada del proceso de purificación de aguas residuales puede ser utilizada como fertilizante para cultivos. Esta puede ser una solución ventajosa frente a la aplicación, por ejemplo, de estiércol, ya que aumenta la disponibilidad de nutrientes para las plantas y mejora la calidad del suelo. En función del tipo de microalga empleada y de los compuestos sintetizados por la misma (ya sean lípidos, proteínas, etc.), se podría producir también biocombustible o productos para alimentación animal o para su empleo en acuicultura.
Algas para una acuicultura sostenible
La acuicultura marina se perfila como uno de los grandes retos de este siglo para lograr alimentar a los 9.200 millones de personas que habitarán el planeta en 2050, sobre todo porque puede suplir las carencias de la agricultura y la ganadería en cuanto a la disponibilidad de agua y terreno fértil para los cultivos. En este sentido, las ventajas de la acuicultura marina residen en el bajo consumo de agua dulce y en la capacidad de producción de proteína animal en el mar y de otros productos como pienso, alimentos para consumo humano y biocombustibles. Asimismo, no estaríamos hablando solo de la fabricación de proteínas para consumo humano; teniendo en cuenta lo que hemos comentado en los capítulos anteriores, sería posible incluso obtener más beneficios para la salud de la población si se consiguiera aportar una dieta equilibrada rica en componentes de origen marino, como los ácidos grasos omega-3.
La acuicultura es el sector de producción de alimento que crece más rápido —con un aumento del 7,4% anual— y que más se diversifica en número de especies —con un 3% anual de nuevas especies domesticadas—. El crecimiento sostenible de la acuicultura en un futuro pasa, según investigadores españoles implicados en estos trabajos, por diseñar sistemas que permitan minimizar el impacto ecológico de la acuicultura marina, como el desarrollo de policultivos o combinación de distintas especies para reducir la cantidad de desechos. Un ejemplo sería establecer granjas que incluirían jaulas de peces detritívoros, que se alimentan del material que se deposita en los sedimentos, sistemas de cultivo de moluscos filtradores, que limpian el agua de partículas, y de algas capaces de absorber los nutrientes (nitrato, fosfato, etc.) que emite la granja. Todo ello acompañado de una mejora de la calidad de las aguas y de la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Las investigaciones en este campo pasan también por el diseño de estrategias encaminadas a la producción de biomasa algal rica en grasas poliinsaturadas, beneficiosas para las especies acuícolas, mediante la adición de fertilizantes y la reutilización de agua portadora de nutrientes; por la selección de especies productoras de proteínas y ácidos grasos valiosos para la acuicultura, como los ácidos grasos omega-3 y omega-6, EPA y el DHA, que se incorporan a la grasa del pez y a la vez pasan a la dieta humana. En este sentido, el diseño de nuevos fotobiorreactores para mejorar la eficacia de la producción de biomasa es crucial y se están realizando avances importantes en este campo.
Algas para la generación de energías limpias
Aunque la búsqueda de energías limpias y combustibles no fósiles tiene una gran importancia, es cierto que la producción de biodiésel y bioetanol de primera generación, obtenidos a partir de monocultivos de aceite de palma, caña de azúcar, maíz, etc., no han llegado a cubrir las expectativas que en ellos se habían puesto. Esto se debe fundamentalmente a la competencia por la tierra cultivable, es decir, este tipo de cultivos para fines energéticos compite con los mismos cultivos para su empleo en alimentación (además de ocupar grandes extensiones de suelo cultivable), unido a la necesidad de emplear grandes cantidades de agua dulce para el riego. En este sentido, la posibilidad de generar energías limpias a partir de hidrocarburos extraídos de organismos como las microalgas, llamado también biodiésel de tercera generación, tiene varias ventajas: el rendimiento en la producción de los lípidos que se van a emplear para la obtención de biodiésel es similar a los cultivos terrestres, pero las algas ocupan entre un 4% y un 7% de la superficie que se destinaría a los cultivos terrestres, no requieren agua dulce para su mantenimiento, basta con agua del mar, lo que las hace viables incluso en zonas desérticas o con problemas de aridez, cercanas a la costa. Además, las algas marinas no son un alimento de primera necesidad, por lo que se evita el problema ético de crear monocultivos dedicados a generar combustible en lugar de a producir alimentos.
La clave del éxito de este tipo de energías limpias es ser capaz de producirlas a bajo coste y con mínimas condiciones de mantenimiento. Para ello es fundamental seleccionar la especie de microalga más productiva desde el punto de vista de su crecimiento, la producción de biomasa y la cantidad de lípido por célula, fundamental para la obtención del biodiésel. En este sentido, varios grupos españoles de investigación trabajan en la puesta a punto de este proceso de producción y, para reducir los costes, se emplean cultivos de exterior con las condiciones naturales de crecimiento (sin luz artificial ni temperatura controlada). Si en estas condiciones se puede producir el biodiésel de forma rentable, estaremos en la buena vía para la producción alternativa de energías limpias. Además, para mejorar la rentabilidad del proceso, sería posible aprovechar la fracción no lipídica de las algas (por ejemplo, el glicerol, las proteínas, los colorantes, etc.) para la producción de otros compuestos/productos de mayor valor añadido, dentro de lo que entendemos por biorrefinería de microalgas.
Biorrefinería de microalgas
El concepto de biorrefinería de algas reside en el uso eficiente de la biomasa algal mediante su fraccionamiento, resultando en una gran variedad de productos aislados a partir de la biomasa. La idea es desarrollar una biorrefinería capaz de producir una multitud de productos diferentes, desde productos químicos, alimentos (fibra, proteínas, etc.), compuestos bioactivos para su utilización en la industria de los ingredientes alimentarios funcionales hasta lípidos para la obtención de biocombustibles. La integración del concepto emergente de biorrefinería con otras industrias puede proporcionar ventajas medioambientales indudables, a la vez que puede mitigar algunos temas relacionados con la sostenibilidad en términos de combustibles fósiles, tierra cultivable para la producción de biodiésel, gases de efecto invernadero y escasez de alimentos.
Debemos ser capaces de optimizar una plataforma de este tipo desde aspectos relacionados con la producción de biomasa hasta la mejora de los procesos de fraccionamiento y obtención, con distinto grado de pureza, de los distintos compuestos, preservando, a su vez, sus características y bioactividades. La optimización en términos energéticos, uso de la tierra y de recursos y materiales debe hacerse asimismo basada en el conocimiento científico. Se espera que en los próximos años se produzcan desarrollos espectaculares en este campo, incluyendo el análisis del ciclo de vida de los productos que nos permita comparar los beneficios de este tipo de producción, de tal manera que seamos capaces de asegurar la sostenibilidad económica y medioambiental y la viabilidad de todos estos procesos.
¿Y aún hay más?
El mundo de las algas y microalgas es, como hemos comentado en varios apartados de este libro, apasionante, y una fuente inagotable de nuevos compuestos que pueden ser utilizados para distintos fines: para el desarrollo de nuevas medicinas con efecto antiinflamatorio, antialérgico, analgésico, antiviral, anticancerígeno, etc., para la elaboración de productos cosméticos y para otros productos menos convencionales, como microalgas bioluminiscentes (entendemos por bioluminiscencia la producción de luz de ciertos organismos vivos que se genera como consecuencia de una reacción que transforma la energía química en energía lumínica) para iluminación y señalización. Esta aplicación se ha desarrollado recientemente y se basa en el cultivo y obtención de dispositivos de iluminación ambiental mediante el uso de poblaciones de microorganismos bioluminiscentes que emiten luz. Las ventajas de este sistema es que los organismos producen luz de forma natural, sin consumir energía eléctrica ni emitir residuos en forma de lámparas, etc.; estaríamos hablando de dispositivos de iluminación biodegradables. Y esto es solo el principio.