1. Aprovechamiento integral de la macroalga invasora Rugulopteryx okamurae: obtención de compuestos bioactivos, bioenergía en forma de biogás y biofertilizantes
- Author
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Borja Padilla, Rafael, Raposo Bejines, Francisco, Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química, Lama Calvente, David de la, Borja Padilla, Rafael, Raposo Bejines, Francisco, Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química, and Lama Calvente, David de la
- Abstract
En el año 2015 apareció de forma masiva en las costas de Ceuta el alga parda Rugulopteryx okamurae (Dictyotales, Ochrophyta). Lo que provocó que en el año 2020 fuera considerada como una especie invasora por la Unión Europea. Desde entonces, el alga R. okamurae se ha expandido rápidamente a lo largo del Mediterráneo causando un impacto ambiental sin precedentes. Paralelamente, la búsqueda de tecnologías más sostenibles capaces de competir con los productos derivados de los combustibles fósiles aboga por el uso de biomasas de origen natural por su potencial para la producción energética y para la obtención de compuesto de alto valor. Entre estas biomasas, las macroalgas han destacado como biomasas de tercera generación. Desde la perspectiva de la economía circular, la digestión anaerobia (DA) es considerada un proceso altamente eficaz. La comunidad microbiana involucrada en el proceso convierte el sustrato en biogás (rico en metano) y en un efluente rico en nutrientes. Sin embargo, las macroalgas presentan algunos inconvenientes que no permiten una digestión eficiente: baja relación C/N y presencia de compuestos difícilmente degradables o inhibitorios. Esta Tesis propone y evalúa el aprovechamiento integral de la especie invasora R. okamurae. Inicialmente, se aplicaron pretratamientos térmicos y mecánicos, buscando la rotura de la pared celular del alga y la descomposición de compuestos difícilmente degradables, como la celulosa cristalina. El mayor rendimiento en metano fue obtenido tras la aplicación del pretratamiento térmico de 120 oC durante 45 min y tras el pretratamiento mecánico asistido con zeolita, sin observarse diferencias significativas entre ambos (240 - 250 NLCH4 kg-1 VS). Posteriormente, se evaluó el impacto del ciclo de vida de esta especie en el sistema de DA, pretratando la biomasa según los resultados anteriores. El mayor rendimiento en metano se obtuvo a partir del alga de arribazón fresco pretratada mecánicamente con zeolita (219 (15) NLCH4 kg-1, Although it was in 2002 in France when the brown seaweed Rugulopteryx okamurae (Dictyotales, Ochrophyta) was observed for the first time in the Mediterranean Sea, it wasn´t until 2015 at Ceuta when its drastic appearance was considered as an invasion of European concern (2020). Since then, R. okamurae has spread through the Mediterranean Sea and beyond extremely quick causing an unprecedented ecological impact. Additionally, global warming has drove the scientific efforts to look for greener technologies able to compete with fossil-fuel alike-products. In this context, natural biomasses are considered promising feedstocks for energy production and for added-value compound generation. Among these biomasses, macroalgae have drawn the attention over the last decade as a third-generation feedstock, reaching a global production of circa 24 million tons in the 2022 season. Within this circular and greener perspective, anaerobic digestion (AD) is known as a promising technique. The microbial community involved in the process degrades the substrate into a biogas (enriched in CH4) with energy value and into a nutrient-rich effluent with soil applications. However, macroalgae present some drawbacks that do not allow for an efficient AD performance: low C/N ratio and the presence of non-degradable compounds, which led to the inhibition of the AD process. A more comprehensive review of the specific scientific bibliography and the context and motivation of the present Thesis is presented in Chapter 1. In order to avoid the issues related to macroalgae as feedstock for the AD process, some alternatives have been proposed and evaluated in this Thesis. As a first start point, the algal biomass was subjected to conventional thermal pretreatments and a new developed mechanical pretreatment based on the use of zeolite during the milling process. These treatments are generally focused on the breakdown of the alga cell wall and the decomposition of, otherwise, non-easily biodegradable c
- Published
- 2024