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Los científicos confirman que la biodiversidad es clave para el cultivo de biocombustible de algas estable


Un grupo de científicos de Michigan ha confirmado que la biodiversidad es clave para mejorar el rendimiento de los sistemas de biocombustible de algas. Los investigadores de la Universidad de Michigan experimentaron cultivando varias combinaciones de especies de algas de agua dulce en 80 estanques artificiales en las instalaciones de investigación de la universidad en George Reserve.

El estudio es el primer experimento a gran escala para examinar qué papel tiene la biodiversidad en la estabilidad de los biocombustibles de algas. Al final del experimento, los investigadores encontraron que una mezcla diversa de especies de algas se desempeñaba mejor que cualquier especie individual.

Sin embargo, encontraron que la diversidad no necesariamente resultaba en más masa de algas o biomasa, y que en la mayoría de los casos el monocultivo producía mayores resultados de biomasa.

"Los resultados son clave para el diseño de sistemas de biocombustible sostenibles porque muestran que, si bien un monocultivo puede ser la opción óptima para maximizar la producción de algas a corto plazo, los policultivos ofrecen un cultivo más estable durante períodos de tiempo más largos", dijo el autor principal del estudio, Casey. Godwin, investigador postdoctoral en la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la UM.

El aceite biocrudo es un sustituto razonable de los combustibles fósiles

El aceite biocrudo, derivado de las algas, se considera una buena alternativa potencial a los combustibles fósiles. Las algas crecen rápidamente y se convierten con relativa facilidad en bioaceite. En muchos casos, las algas tienen el potencial de producir más combustible en una superficie menor que otros cultivos de biocombustible como el maíz.

Sin embargo, los científicos se han enfrentado a muchos desafíos técnicos en el impulso hacia la creación de una fuente estable de algas. El cultivo de algas microscópicas a gran escala en estanques al aire libre se ha visto obstaculizado por la invasión de especies de algas plagas, así como por las condiciones climáticas fluctuantes y las amenazas a la población de animales y enfermedades.

Estos desafíos han ralentizado el desarrollo de un verdadero cultivo a escala comercial. Sin embargo, décadas de investigación han demostrado una y otra vez que los ecosistemas ricos en biodiversidad son más saludables, más resilientes y más fértiles.

La teoría de que la regla de la biodiversidad se aplicaría a la producción de algas había persistido durante mucho tiempo en la industria, pero hasta ahora no se había podido realizar ninguna investigación científica seria. La Universidad de Michigan recibió el apoyo de fondos de la National Science Foundation para comenzar la investigación sobre los diversos comportamientos de la comunidad de algas.

La investigación se llevó a cabo en dos partes, en primer lugar, se cultivaron seis tipos comunes de uso de algas para producir biocombustible en varias combinaciones en acuarios en el sótano de las instalaciones científicas de la universidad. Las cuatro especies de algas más fuertes y combinaciones de algas se cultivaron al aire libre dentro de tanques de ganado de 290 galones en la reserva U-M de 1,300 acres.

En ambas fases de la investigación, los científicos convirtieron las algas en combustible combustible o bioaceite mediante un proceso llamado licuefacción hidrotermal. El bioaceite se puede refinar para producir combustibles de transporte como el biodiésel.

"Primero evaluamos diferentes combinaciones de algas en el laboratorio, y luego sacamos las mejores a la naturaleza, donde estuvieron expuestas a condiciones climáticas fluctuantes, plagas, enfermedades y todos los demás factores que han plagado los esfuerzos de investigación de combustibles basados ​​en algas para 40 años ", dijo Godwin.

La biodiversidad gana pero con compensaciones

Durante el estudio de 10 semanas en el verano de 2016, los investigadores compararon la capacidad de las algas y las combinaciones de algas para hacer varios trabajos a la vez: 'cultivar mucha biomasa de algas, producir biocrudo de alta calidad, permanecer estable a través del tiempo , para resistir la caída de la población y repeler las invasiones de especies de algas no deseadas. '

Si bien las algas de monocultivo pudieron desempeñarse bien en uno o dos trabajos, las especies de algas combinadas fueron mejores en una variedad de trabajos. Sin embargo, los monocultivos de algas fueron mejores para crear grandes cantidades de biomasa.

"Nuestros hallazgos sugieren que existe una compensación fundamental cuando se cultiva biocombustible de algas", dijo Cardinale, profesor de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M. "Puede cultivar cultivos de una sola especie que produzcan grandes cantidades de biomasa pero que sean inestables y produzcan menos biocrudo. O, si está dispuesto a renunciar a algo de rendimiento, puede utilizar mezclas de especies para producir un sistema de biocombustible que sea más estable mediante tiempo, más resistente a las especies de plagas y que produce más aceite biocrudo ".

Los resultados completos del estudio se han publicado en la revista Global Change Biology-Bioenergy.


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