Optimización en la producción de biomasa microalgal para generación de bio combustible a partir de un diseño experimental

Abstract

En el presente trabajo se detalla el proceso de diseñar un experimento orientado a la búsqueda del punto de máxima eficiencia en la producción de masa microalgal en un fotobiorreactor, considerando los factores que tienen una mayor influencia en el crecimiento microalgal. Para lograr esto, se realizó un estudio para determinar las principales variables que influencian el cultivo de microalgas, con el objetivo de seleccionar los factores que se estudiarán en el experimento. Posteriormente se definió un diseño experimental orientado en la búsqueda del punto de operación con la máxima eficiencia de producción de la microalga Chlorella spp. Los factores estudiados fueron la cantidad de iluminación y de flujo de aire suministrado, además del tipo de difusor de aire. El objetivo general del presente estudio se centra en la determinación del punto de máximo rendimiento en la producción de biomasa microalgal a través de ensayos en laboratorio, diseñando un experimento que permita estudiar los efectos de la mayor cantidad de variables posibles en el modelo. Para lograr esto se tienen los objetivos específicos siguientes: En primer lugar, se determina una línea base para la curva de crecimiento de cultivo de microalgas. Además, se determinan los factores más importantes en el cultivo de microalgas a nivel de laboratorios. Finalmente, se diseña e implementa un experimento que permita determinar el punto de máxima eficiencia en la producción de biomasa microalgal. Posterior al análisis del experimento, se concluyó que los factores estadísticamente significativos fueron la cantidad de iluminación y de flujo de aire suministrado, descartando el difusor de aire. Con estos factores se determinó una zona en la que se obtuvo la máxima producción de masa microalgal. El punto de máxima eficiencia se encontró al utilizar 4 lámparas y 3 mangueras de aire, obteniendo un óptimo de 0,8950 [g/l] de microalgas secas. In this work, the process of designing an experiment aimed at finding the point of maximum efficiency in the production of microalgal mass in a photobiorreactor is detailed, considering the factors that have a greater influence on cell growth. To achieve this, a study was conducted to determine the main variables that influence the microalgae culture, in order to select the factors to be studied in the experiment. After this, an experimental design was defined aimed at finding the point of operation with the maximum production efficiency of the microalgae Chlorella spp. The studied factors were the level of illumination and the amount of air flow supplied, in addition to the type of air diffuser. The general objective of this study is focused on designing the máximum yield point in the production of microalgal biomass throu laboratory tests, designing an experiment that allows studying the effects of as many variables as posible in the model. To achieve this, we have the following specific objectives: first, a baseline is determined for the microalgae culture growth curve. In addition, the most important factors in the cultivation of microalgae are determined at laboratory level. Finally, the experiment is designed and implemented to determine the point of máximum efficiency in the production of microalgal biomass. After the experimental analysis, it was concluded that the statistically significant factors were the level of illumination and the amount of air flow supplied, discarding the air diffuser. With these factors, a zone was determined in wich the maximum amount of microalgal mass production was obteined. The máximum efficiency ponint was found with 4 lamps and 3 air hoses, obtaining an optimum of 0.8950 [g/l] of dry microalgae.