ES2308893A1 - Procedimiento de obtencion de compuestos energeticos mediante energia electromagnetica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de obtención de compuestos energéticos mediante energía electromagnética. La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de compuestos energéticos mediante energía electromagnética producida por la luz solar o artificial mediante el uso de cultivos de fitoplancton.
Description
Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de obtención de compuestos energéticos mediante
energía electromagnética producida por la luz solar y artificial
mediante el uso de cultivos de fitoplancton.
La invención se adscribe al sector técnico del
aprovechamiento de las energías renovables mediante la acción de
organismos fitoplanctónicos pertenecientes normalmente a las
siguientes familias taxonómicas: Clomficeas, Bacilliarioficeas,
Dinoficeas, Criptoficeas, Crisoficeas, Haptoficeas, Prasinoficeas,
Rafidoficeas... en general las familias taxonómicas que agrupan
especies de la división cromofita caracterizadas todas ellas por
ser organismos unicelulares, flagelados o no, y con una fase vital
estrictamente planctónica (holoplanctónica) o al menos una de sus
fases planctónica (meroplanctónicas).
Particularmente mediante el presente
procedimiento se consiguen obtener biocombustibles, productos
secundarios tales como naftas, queroseno ...
Hasta la fecha, la obtención de biocombustibles
se viene practicando a partir de cultivos de vegetales superiores,
normalmente del grupo de las fanerógamas o plantas con flor
(girasol, palmera, palmito,..), y normalmente sobre superficie
terrestre (vegetales terrestres).
La obligación por parte de las zonas económicas
de cumplir con los objetivos impuestos por el protocolo de Kyoto
sobre reducción de las emisiones de CO_{2}/SO_{2} y otros gases
que producen el denominado efecto invernadero está llevando a los
países a buscar combustibles alternativos y renovables para evitar
posibles sanciones fiscales.
Aunque en algunas regiones está aumentando la
producción de energía solar y eólica, estas tecnologías resultan
muy costosas y no son viables en todas las zonas climáticas. En
estas condiciones, los biocarburantes están llamados a desempeñar un
papel fundamental como sustitutos de los combustibles fósiles,
especialmente para aplicaciones de transporte y calefacción.
Los costes de producción de biocarburantes a
partir de plantas, como los aceites de palma y de colza, han sido
siempre motivo de preocupación. Teniendo en cuenta los bajos
índices de producción de aceite por hectárea, se necesitarían
enormes cantidades de recursos para que se pudiera alcanzar una
producción comercial. La tierra y el agua son dos recursos escasos
y es preferible emplearlos para producir alimentos, que además
resultan más rentables para los agricultores. Además el abonado
intensivo se presenta como una forma de contaminación terrestre e
hídrica de primera magnitud. Así mismo los monocultivos extensivos
son uno de los principales enemigos de la biodiversidad.
El fitoplancton representa una solución viable
al problema anteriormente enunciado puesto que en torno al 50% de
la masa en seco de los organismos unicelulares en general es
susceptible de ser transformada en biocombustible. Por otra parte,
la producción anual por hectárea de biocombustible a partir de
fitoplancton es 40 veces más alta que con el siguiente producto más
rentable, el aceite de palma. Un inconveniente es que la producción
de aceite de fitoplancton requiere cubrir vastas extensiones de
tierra con agua poco profunda, así como la introducción de grandes
cantidades de CO_{2}, un elemento fundamental para que el
fitoplancton produzca aceite. Los sistemas de producción algológica
en abierto tienen un coste relativamente bajo, pero el proceso de
recogida resulta muy laborioso y, por ello, costoso. Por otra
parte, los cultivos de fitoplancton se llevan a cabo en sistemas
abiertos, lo cual hace que sean vulnerables a la contaminación y a
problemas de los cultivos, los cuales pueden llevar a la pérdida
total de la producción. En este mismo sentido una ventaja del
procedimiento descrito en la presente invención es que el sistema
se mantiene cerrado y en condiciones tales que no se produce
contaminación en el cultivo por bacterias, hongos... porque además
de estar cerrado, el cultivo es enriquecido mediante nutrientes, y
para que sea axénico se incorporan fungicidas y
antibióticos.
antibióticos.
Muchas patentes muestran procedimientos de
obtención de biocombustibles mediante plantas como es el caso de la
patente ES2192978 "Proceso de elaboración de un biocombustible
para motores Diesel procedente de ésteres metílicos de aceite de
Brassica carinata sin ácido erúcico" o la patente
ES2201894 "Procedimiento para producir combustibles biodiesel con
propiedades mejoradas a baja temperatura", o la patente
ES2207415 "Biocombustible versátil utilizable en cualquier tipo de
motor de combustión interna o quemador convencional" o la
patente ES2245270 "Procedimiento para la obtención de combustible
para motores de ciclo diesel a partir de aceites vegetales
usados". Sin embargo ninguna de estas patentes describe un
procedimiento tan novedoso como el que se describe en la presente
invención puesto que frente al resto de los sistemas descritos en
el estado de la técnica, este se realiza en sistemas cerrados y por
lo tanto con un control absoluto de las condiciones de reacción. No
se realiza mediante sistemas convencionales que utilizan plantas y
vegetales tales como la soja, la colza, la mostaza, el aceite de
palma... que si bien es cierto logran poder obtenerse a partir de
ellos biocombustibles, estos se generan en una cantidad
infinitamente menor que mediante el fitoplancton que son uno de los
objetos de la presente invención.
La solicitud de patente WO 03/094598 A1 con
título "Photobioreactor and process for biomass production and
mitigation of pollutants in flue gases" describe un modelo de
fotobiorreactor genérico principalmente centrado en la
descontaminación de gases tipo COx, SOx y NOx. Básicamente es un
sistema que trabaja en discontinuo (distinguiendo fotoperíodo
día/noche) y es abierto, no siendo su medio líquido axénico. No
controla las concentraciones de nitrógeno y dióxido de carbono, con
la finalidad de aumentar la producción de biocombustibles. No está
pensado para trabajar con cepas algales monoespecíficas ni
monoclonales. Su diseño no contempla como principal objetivo la
producción de biocombustibles, sino que se centra en la depuración
de gases. Por otra parte respecto de los organismos fotosintéticos a
los que hace referencia no exige condiciones que inhabiliten el
sistema.
En comparación con la presente invención objeto
de patente, se presenta un sistema totalmente novedoso, que se basa
por contrapartida en las siguientes características:
- -
- Es totalmente cerrado.
- -
- Es totalmente axénico.
- -
- Trabaja en continuo.
- -
- Trabaja con cepas mono específicas y monoclonales.
- -
- No acepta cualquier organismo fotosintético, sino que exige al menos que no sean formadores bioincrustaciones sobre la superficie interior del fotoconvertidor.
- -
- Exige que las especies de fitoplancton no formen colonias:
- -
- Exigen que las especies de fitoplancton no genere exomucilagos.
- -
- Exige que la especie cultivada contenga al menos un 5% de ácidos grasos.
- -
- Potencia la utilización de especies fitoplanctónicas no flageladas y flotantes.
- -
- No acepta cualquier tipo de líquidos como medio de cultivo, se centra en el agua dulce, salobre y de mar.
- -
- Centra su principal objetivo en la obtención de compuestos de síntesis metabólica con propiedades energéticas o con propiedades preenergéticas dirigidas fundamentalmente a la obtención de biocombustibles.
Por otra parte, hasta el momento, no hay ningún
procedimiento de este tipo, mediante el cual se puedan obtener
además de biodiesel, libre de cualquier tipo de contaminación,
otros productos secundarios, pero no por ello menos importantes
como son los querosenos, naftas, fertilizantes, glicerina, energía
eléctrica la cual parte de ella servirá para suministrar la energía
necesaria al sistema, energía calorífica que servirá como fuente
para desarrollar procesos de desalinización de agua del mar...
Otra ventaja del procedimiento descrito en la
presente invención es que se realiza de manera continua, de tal
manera que se asegura la productividad de biomasa por el
fitoplancton durante las 24 horas del día frente a sistemas
descritos en la literatura en los cuales se trabaja en condiciones
discontinuas y por lo tanto la eficacia y productividad del sistema
se ve determinado por las horas solares y por la ubicación
geográfica en la cual se lleve a cabo el presente procedimiento.
Todo este procedimiento se puede llevar a cabo
mediante la acción del fitoplancton que lleva a cabo la
fotosíntesis mediante- la captación de energía solar, dióxido de
carbono y agua. El enriquecimiento en nutrientes y un aporte
extraordinario de CO_{2} (normalmente obtenidos de la pirólisis
de residuos sólidos urbanos, residuos sólidos industriales y
biomasa de origen vegetal) contribuirán al aumento de la producción
planctónica y por tanto de la concentración de compuestos
precursores para la obtención de biocombustibles. Es por lo tanto
el conjunto, un procedimiento para el aprovechamiento de energías
limpias como la energía solar y como consecuencia obtener un
reciclado de materiales de desecho que serán la fuente de carbono y
nitrógeno indispensables para que el fitoplancton produzca hidratos
de carbono, lípidos y otros compuestos secundarios. Gracias a este
procedimiento y llevando a cabo reacciones de transesterificación
sobre los lípidos y posterior separación se consigue obtener
glicerina pura y biocombustible entre otros compuestos.
Un primer aspecto principal de la presente
invención, es un procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética como aparece
reflejado en la figura 1, caracterizado porque dicho procedimiento
se realiza en un fotoconvertidor (1) de producción masiva, el cual
trabaja en continuo y es un sistema cerrado; es decir es un sistema
que trabaja durante las 24 horas del día.
En el fotoconvertidor (1) para la obtención de
compuestos energéticos mediante energía electromagnética está
presente un cultivo controlado de fitoplancton que son especies
vegetales que presentan la singularidad de que son células
individuales que tienen una eficacia y una eficiencia mucho mayor
que la que pueda plantearse con cualquier organismo vivo
pluricelular. El fitoplancton utilizado en el presente
procedimiento está basado en cepas algales unicelulares que se
emplean para la alimentación de rotíferos y artemia en la cría de
alevines de peces en las piscifactorías existentes en el mundo. El
fitoplancton tiene en general una concentración de grasas y de
hidratos de carbono que oscila entre un 5 y un 80% de su peso seco
(según el género y especie), y su cultivo o desarrollo en masa sirve
para la obtención de biocombustibles y la reducción del CO_{2}
atmosférico, en lugar de emplearse para la alimentación en procesos
relacionados con la cría de pescado y otros organismos
acuáticos.
La comunidad fitoplanctónica usada en el
presente procedimiento sin sentido limitativo, pertenece
normalmente a las siguientes familias taxonómicas: Cloroficeas,
Bacilliarioficeas, Dinoficeas, Criptoficeas, Crisoficeas,
Haptoficeas, Prasinoficeas, Rafidoficeas... en general las familias
taxonómicas que agrupan especies de la división cromofita
caracterizadas todas ellas por ser organismos unicelulares,
flagelados o no, y con una fase vital estrictamente planctónica
(holoplanctónica) o al menos una de sus fases planctónica
(meroplanctónicas).
El cultivo del presente fitoplancton se realiza
mediante la adición de los nutrientes necesarios y el cultivo es
anéxico y monoespecífico, entendiendo por cultivo anéxico a aquel
que está libre de contaminación por bacterias, hongos...
El procedimiento desarrollado en la presente
invención está caracterizado porque presenta las siguientes
etapas:
Se cultiva el fitoplancton en los
fotoconvertidores (1) de tal manera que se les expone a la
radiación electromagnética (2) tanto natural como artificial. En
este mismo sentido la energía electromagnética suministrada
comprende longitudes de onda del espectro que desde 430 a 690
nm.
En este mismo sentido, para que el cultivo
evolucione, se inyectan los nutrientes (3) necesarios para el
desarrollo del mismo. De esta manera, el fitoplancton realiza la
fotosíntesis (4) y empieza a producir biomasa, la cual
posteriormente es separada del agua (5) mediante técnicas conocidas
por el estado de la técnica pero principalmente dicha separación se
realiza mediante centrifugación, floculación, concentración y/o
evaporación.
Las condiciones de cultivo del fitoplancton en
los fotoconvertidores son las siguientes:
- Temperatura: desde 15 a 35ºC, preferentemente
desde 20 a 30ºC.
- Intensidad de Luz solar: 600 a 800
vatios/m^{2}.
- Intensidad de luz artificial: 4 a 30
vatios/m^{2}.
- Salinidad: 0 por mil hasta 50 por mil.
- Concentración fitoplancton en el medio de
cultivo: desde 1.000.000 de células/ml hasta 400.000.000
células/ml.
- pH: desde 7 a 8,4.
La biomasa producida por la comunidad
fitoplanctónica tras la fotosíntesis, contendrá principalmente
fundamentalmente lípidos (ácidos grasos) (7), hidratos de carbono
(8), pigmentos, silicatos, celulosas, hemicelulosas y en general
productos derivados del metabolismo secundario de los vegetales
fitoplanctónicos cultivados.
A continuación los lípidos e hidratos de carbono
producidos por el fitoplancton como parte de su biomasa, son
separados y extraídos (6) del resto de la biomasa mediante el uso de
disolventes orgánicos (tipo hexano o similar) y/o técnicas de
dispersión molecular, punto crítico, presión de vapor,...
Con los lípidos obtenidos en la etapa anterior
se lleva a cabo un proceso de transesterificación (9), de tal
manera que se obtiene glicerina (11), ésteres (l3) que actúan o
funcionan como un biocombustible y subproductos no por ello de menor
importancia que los anteriores.
Se entiende por transesterificación a aquel
procedimiento químico mediante el cual se intercambia el grupo
alcoxi de un éster por otro alcohol, como se muestra en la
siguiente reacción:
Para poder llevar a cabo la transesterificación
de los lípidos obtenidos como parte de la biomasa producida por el
fitoplancton descrito en el presente procedimiento, se usa etanol y
metanol procedentes de un reactor de tipo Fischer Tropsch (20) que a
su vez es alimentado mediante gas de síntesis (19), vapor de agua y
calor procedentes de un gasificador por pirólisis (17) de desechos
procedentes de vertederos (16) pasando previamente por un
intercambiador de calor (18).
Se entiende por un reactor de tipo Fischer
Tropsch a aquel en el cual el gas de síntesis es convertido en
cadenas parafínicas lineales largas, olefinas ligeras, y agua. De
esta manera se obtienen hidrocarburos líquidos, se realiza una
refinación de la corriente de hidrocarburos producidos y se separan
en productos finales. Mediante este procedimiento, los productos
finales obtenidos están libres de azufre y de aromáticos, lo cual
los hace altamente deseables. Además, el biocombustible obtenido
tiene un alto número de octano que lo hace compatible con las
especificaciones para diesel limpio.
Se entiende por gasificador de pirólisis a aquel
mediante el cual se permite aprovechar y reciclar la mayoría de los
residuos. disponibles. El proceso permite tratar tanto residuos
urbanos, industriales, bien segregados, bien mezclados. También se
puede técnicamente y sin más dificultades tratar en las mismas
plantas industriales tóxicos, hospitalarios, neumáticos, es decir,
proponer una solución global y definitiva a los problemas
planteados por los residuos. Entre las diversas ventajas es que el
proceso es económicamente viable y menos costoso que cualquier otro
proceso, y en particular, procesos de incineración, termólisis, o
metanización, y que el proceso es totalmente ecológico, sin ningún
impacto medioambiental y ofrece una solución definitiva al problema
de los residuos, es decir, una solución "vertedero cero".
Mediante el gasificador de pirólisis se consigue que todos los
residuos sean transformados en gas de síntesis, ácido clorhídrico,
ácido fluorhídrico y sulfuro de hidrógeno que son estos tres
últimos, tres productos de relativamente fácil inertización.
Se entiende por gas de síntesis a aquel que está
compuesto por una mezcla de monóxido de carbono, en adelante CO, e
hidrógeno, en adelante H_{2}, que se consigue a partir de una
mezcla de metano, en adelante CH_{4}, y oxígeno, en adelante
O_{2}, obtenido del aire y vapor de agua mediante un gasificador
de pirólisis.
A partir de este punto se separan los ésteres
(13) de la glicerina (11) y del resto de subproductos mediante
gradientes de densidad, de tal manera que se obtienen 3 fracciones
que son los ésteres (13) obtenido a través de un percolador (12),
para la utilización principalmente en la industria de la
automoción, glicerina y los productos secundarios.
La concentración obtenida de ésteres que actúan
o funcionan como un biocombustible, según el procedimiento
desarrollado en la presente invención, es de 0,7 g/l a 8 g/l.
Preferentemente se obtienen concentraciones de 0,7 g/l a 6 g/l de
ésteres.
Los hidratos de carbono (8) obtenidos de la
biomasa procedente del fitoplancton se les somete a una catálisis
(14) de tal manera que se obtienen productos con alto valor
energético, como por ejemplo naftas y querosenos (15), polímeros y
gases procedentes de la catálisis de los hidratos de carbono.
Según otro aspecto fundamental de la presente
invención, los nutrientes que se aportan al cultivo del
fitoplancton presente en el fotoconvertidor, están previamente
ionizados de tal manera que su fijación y asimilación sea más rápida
y efectiva. Los nutrientes inyectados en el presente procedimiento
son el dióxido de carbono, en adelante CO_{2}, NOx (en forma de
nitrato, nitritos, amonio, óxido nitroso,...), vitaminas,
antibióticos, fungicidas, agua, oligoelementos y ácido
ortofosfórico.
Los antibióticos añadidos al cultivo son una
mezcla de penicilina y estreptomicina a un rango de concentraciones
de 100 a 300 mg/l cada uno de ellos, preferentemente se a un rango
de concentraciones de 150 a 250 mg/l y más preferentemente a una
concentración de 200 mg/l para cada uno de los componentes de la
mezcla.
Los fungicidas añadidos al cultivo son una
mezcla de griseofulvira y nistatina a un rango de concentraciones
de 100 a 300 mg/l cada uno de ellos, preferentemente se a un rango
de concentraciones de 150 a 250 mg/l y más preferentemente a una
concentración de 200 mg/l para cada uno de los componentes de la
mezcla.
El agua añadida para el cultivo del fitoplancton
puede ser de tipo dulce, salobre o salada.
- Figura 1: Esquema del procedimiento de
obtención de compuestos energéticos mediante energía
electromagnética mediante fotoconvertidores y el empleo de
fitoplancton.
- Figura 2: Representación gráfica de las
termogravimetrías realizadas en el ejemplo de realización donde M1c
es la muestra M1 a la cual se le ha realizado un tratamiento con
ultrasonidos, una separación de los sólidos en suspensión por
centrifugación y un tratamiento de éstos con
n-hexano. M2c es la muestra M2 a la cual se la ha
realizado un tratamiento con ultrasonido, una separación de, los
sólidos en suspensión por centrifugación y un tratamiento de éstos
con n-hexano.
\newpage
- Figura 3: Representación gráfica de los
cromatogramas obtenidos para los extractos de las muestras
centrifugadas y tratadas con agua destilada del ejemplo de
realización (M1a y M2a). Donde M1a representa la muestra M1 a la
cual se la somete a un centrifugado, adición de agua destilada y
adición de n-hexano. M2a representa la muestra M2 a
la cual se la somete a un centrifugado, adición de agua destilada y
adición de n-hexano. En el eje de abcisas se mide el
tiempo en minutos y en el de ordenadas se mide la absorbancia.
- Figura 4: Representación gráfica de los
cromatogramas obtenidos para los extractos de las muestras
centrifugadas y sin tratar con agua destilada del ejemplo de
realización (M1c y M2c). Donde M1c es la muestra M1 a la cual se le
ha realizado un tratamiento con ultrasonidos, una separación de los
sólidos en suspensión por centrifugación y un tratamiento de éstos
con n-hexano. M2c es la muestra M2 a la cual se la
ha realizado un tratamiento con ultrasonido, una separación de los
sólidos en suspensión por centrifugación y un tratamiento de éstos
con n-hexano. En el eje de abcisas se mide el
tiempo en minutos y en el de ordenadas se mide la absorbancia.
- Figura 5: Representación de una
microfotografía electrónica de barrido de Actinodiscus
sp.
- Figura 6: Representación de una
microfotografía electrónica de barrido de Chaetoceros
sp.
- Figura 7: Representación de una
microfotografía electrónica de barrido de Cocconeis sp.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet Se estudiaron dos muestras
consistentes en una suspensión de fitoplancton en agua salada.
Dichas muestras se designan como M1 y M2.
\bullet Se estudió la posibilidad de extraer
los ácidos grasos generados por el fitoplancton mediante la
extracción con disolventes en las siguientes condiciones:
- -
- Por separación de los sólidos suspendidos en las muestras, tratamiento con agua destilada y posterior adición de disolvente a la fase acuosa.
- -
- Por separación de los sólidos suspendidos en las muestras y posterior tratamiento directo de éstos con el disolvente.
- -
- Se ensayaron dos disolventes: diclorometano y hexano.
- -
- Algunas muestras se sometieron a ultrasonidos con el fin de estudiar la influencia de esta técnica sobre la extracción de las sustancias solubles en la fase orgánica.
\bullet Para la separación de los sólidos
suspendidos de la matriz de agua salada se ensayaron dos
procedimientos: filtración y centrifugación. En las condiciones
empleadas, la separación por filtración no resultó eficaz ya que los
materiales sólidos obstruían los filtros. Se obtuvieron buenos
resultados mediante la separación por centrifugación en las
siguientes condiciones:
- -
- velocidad de giro: 1700 rpm
- -
- tiempo = 10 minutos
- -
- temperatura = 27-32ºC
\bullet Las fases orgánicas procedentes de
todos los ensayos realizados se analizaron mediante cromatografía
de gases, con detección de los compuestos separados en el
cromatógrafo mediante espectrometría de masas (GC/MS).
\bullet Las muestras analizadas fueron las
siguientes:
- -
- M1a muestra M1, centrifugado; adición de agua destilada; adición de n-hexano.
- -
- M2a: muestra M2, centrifugado; adición de agua destilada; adición de n-hexano.
- -
- M1b: muestra M1; centrifugado; adición de agua destilada; adición de diclorometano.
- -
- M2b: muestra M2; centrifugado; adición de agua destilada; adición de diclorometano.
- -
- M1c: muestra M1; tratamiento con ultrasonidos; separación de los sólidos en suspensión por centrifugación; tratamiento de éstos con n-hexano.
- -
- M2c: muestra M2; tratamiento con ultrasonido; separación de los sólidos en suspensión por centrifugación; tratamiento de éstos con n-hexano.
- -
- M1 E: muestra M1; tratamiento con ultrasonidos; adición de n-hexano.
- -
- M2V: muestra M2; calentamiento; adición de n-hexano.
Los extractos procedentes de las muestras M1c y
M2c se estudiaron mediante termogravimetría (pirólisis desde 50ºC
hasta 500ºC a una velocidad de calefacción de 20ºC/mm en atmósfera
de nitrógeno). Los resultados fueron muy similares para ambas. Se
comprobó que la fracción no volátil contenida en estos extractos era
de alrededor de 0.001-0.003 g de material/g
cultivo. A 500ºC se obtuvo un residuo no volátil que suponía
alrededor del 30-35% de la masa pirolizada. En la
figura 2 se muestran los termogramas obtenidos.
En las siguientes figuras se presentan, a título
de ejemplo, los cromatogramas obtenidos para las muestras (M1a y
M2a) y (M1c y M2c), respectivamente. Como puede verse, el extracto
obtenido cuando se usó n-hexano como disolvente
presenta una gran variedad de compuestos y los espectros son muy
similares en todos los casos. La identificación de los picos puso
de manifiesto la existencia de una gran variedad de hidrocarburos
saturados, fundamentalmente lineales. También se observó la
aparición de picos correspondientes a ácidos grasos (hexadecanoico o
palmítico a 20.986 mm y octadecanoico o esteárico a 22.986 mm) así
como al monoestearato de glicerilo (29.795 mm). Por otro lado, la
gran semejanza entre los cromatogramas obtenidos para los extractos
de las muestras centrifugadas y tratadas con agua destilada (M1a y
M2a) (figura 3) y sin tratar con agua destilada (M1c y M2c) (figura
4) pone de manifiesto que no es necesaria la adición de agua para
favorecer la liberación por parte de las células de las sustancias
solubles en n-hexano, por lo que la metodología a
aplicar en futuros ensayos consistirá en el tratamiento directo de
los sólidos en suspensión separados tras la etapa de
centrifugado.
Por otro lado, los cromatogramas
correspondientes a los extractos obtenidos a partir de las muestras
tratadas con diclorometano presentaban un número de picos
considerablemente inferior a los que se obtenían en presencia de
n-hexano, indicando así la menor capacidad
extractante del diclorometano, que por tanto es descartado para su
utilización en futuros ensayos.
Los cromatogramas de los extractos
correspondientes a las muestras M1E y M2V también mostraron la
aparición de relativamente pocos picos, en comparación con los
obtenidos para las muestras M1 a, M2a, M1c y M2c, lo que puso de
manifiesto la necesidad de proceder a la separación del
fitoplancton de la suspensión salina en que se encuentran como paso
previo a la adición del agente extractante.
\bullet Los resultados obtenidos en los
ensayos precedentes sugieren la posibilidad de extraer entre 1 y 2
g de compuestos orgánicos (solubles en n-hexano) por
kg de cultivo. De acuerdo con los ensayos de termogravimetría,
alrededor del 65-70% de esta cantidad es
susceptible de degradación térmica por debajo de 500ºC, mientras
que los análisis por GC/MS muestran la presencia de una gran
variedad de hidrocarburos así como también de algunos ácidos grasos
y de sus correspondientes ésteres. Por lo tanto, a la vista de
estos valores, cabe esperar que se pueda obtener hasta alrededor de
0.7 g de materiales potencialmente aprovechables por cada kg de
cultivo (es decir, por cada kg de suspensión de fitoplancton en el
agua salada), lo que es muy interesante desde el punto de vista
energético.
Para completar esta fase de ensayos
preliminares, y sin descartar la necesidad de un estudio
sistemático para determinar la metodología óptima para la separación
de los compuestos generados por el fitoplancton, se han
seleccionado las siguientes condiciones de operación:
1. Separación del fitoplancton de la suspensión
en que se encuentran mediante centrifugación y posterior
decantación del líquido sobrenadante.
2. Adición de n-hexano a la fase
sólida procedente de la etapa anterior. En este paso habrá que
evaluar a) la relación óptima entre las cantidades respectivas de
hexano y fitoplancton, b) el tiempo y el tipo de contacto que
permiten la mejor separación (en los ensayos anteriores se dejaron
las mezclas en tubos de ensayos durante 2-4 días y
se procedía a una agitación manual a intervalos irregulares de
tiempo), c) la conveniencia o no de proceder a una etapa de secado
del fitoplancton previamente a la adición de disolvente.
3. Análisis de la fase extracto por diversas
técnicas.
Claims (24)
1. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética, caracterizado
porque comprende las siguientes etapas:
a. cultivo de fitoplacton en fotoconvertidores
(1);
b. exposición del fitoplacton a la energía
electromagnética (2);
c. inyección de nutrientes (3);
d. realización de fotosíntesis por el
fitoplancton (4);
e. producción de biomasa por el
fitoplancton;
f. separación del agua del fitoplancton (5);
g. separación y/o extracción (6) de los lípidos
(7) e hidratos de carbono (8) de la biomasa obtenida del
fitoplancton;
h. transesterificación (9) de los lípidos
obtenidos en la etapa g);
i. separación de la glicerina (11) de los
ésteres (13) a través de un separador (10);
j. filtrar a través de un percolador (12) para
obtener ésteres que actúan como un biocombustible (13);
k. catálisis (14) de los hidratos de carbono (8)
obtenidos en la etapa g); y
l. separación de los productos con alto valor
energético (15), polímeros y gases procedentes de la catálisis de
la etapa k.
2. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque el fotoconvertidor
(1) trabaja en continuo y cerrado al exterior.
3. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque el cultivo de
fitoplancton es anéxico y monoespecífico.
4. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa f), la
separación del agua del fitoplancton (5) se lleva a cabo mediante
centrifugación, floculación, concentración y/o evaporación;
5. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa i), la
separación de los ésteres (13) de la glicerina (11) se lleva a cabo
mediante gradientes de densidad.
6. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa b), la
energía electromagnética (2) procede de la luz solar y de la luz
eléctrica artificial.
7. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa c) los
nutrientes (3) son CO_{2}, NO_{x}, vitaminas, antibióticos,
fungicidas, agua, oligoelementos y fosfatos.
8. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 7, caracterizado porque los nutrientes (3)
están ionizados.
9. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 7, caracterizado porque los antibióticos son
del grupo formado por la una mezcla de
penicilina/estreptomicina.
10. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 9, caracterizado porque los antibióticos
están en un rango de concentración cada uno de ellos de 100 a 300
mg/l.
11. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 9, caracterizado porque los antibióticos
están en un rango de concentración cada uno de ellos de 150 a 250
mg/l.
\newpage
12. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 9, caracterizado porque los antibióticos
están a una concentración cada uno de ellos de 200 mg/l.
13. Procedimiento de obtención de compuestos.
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 7, caracterizado porque los fungicidas son
del grupo formado por la una mezcla de griseofulvira/nistatina.
14. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 13, caracterizado porque los fungicidas están
en un rango de concentración cada uno de ellos de 100 a 300
mg/l.
15. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 13, caracterizado porque los fungicidas están
en un rango de concentración cada uno de ellos de 150 a 250
mg/l.
16. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 13, caracterizado porque los fungicidas están
a una concentración cada uno de ellos de 200 mg/l.
17. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 7, caracterizado porque el agua es de tipo
dulce, salobre y/o salada.
18. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque la energía
electromagnética (2) está en un rango de longitudes de onda del
espectro que va desde 430 a 690 nanómetros.
19. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque la biomasa obtenida
en la etapa e) esta formada por lípidos (7), hidratos de carbono
(8), pigmentos, silicatos y productos derivados del metabolismo
secundario del fitoplancton cultivado.
20. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque la separación de los
lípidos (7) e hidratos de carbono (8) de la etapa g), se realiza
mediante hexano y/o dispersión molecular.
21. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa h), la
transesterificación (9) se lleva a cabo mediante el uso de etanol y
metanol procedentes de un reactor de tipo Fischer Tropsch (20).
22. Procedimiento de obtención de compuestos
energéticos mediante energía electromagnética según la
reivindicación anterior, caracterizado porque el reactor de
tipo Fischer Tropsch (20) es alimentado mediante gas de síntesis
(19), vapor de agua y calor procedentes de un gasificador por
pirólisis (17) de desechos procedentes de vertederos (16) pasando
previamente por un intercambiador de calor (18).
23. Ésteres obtenidos según el procedimiento
definido en las reivindicaciones 1 a 22, caracterizados
porque se encuentran en una concentración de 0,7 g/l a 8 g/l.
24. Ésteres según la reivindicación 23,
caracterizados porque se encuentran en una concentración de
0,7 a 6 g/l.
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