Las microalgas pueden cultivarse en condiciones autótrofas en las que se utiliza la luz solar como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono. En los cultivos heterótrofos, las microalgas utilizan la materia orgánica por fermentación como fuente de carbono y energía. Tanto en sistemas abiertos como en sistemas cerrados, como los fotobiorreactores, se debe utilizar medios de cultivo que contengan todos los nutrientes necesarios para el crecimiento y la reproducción de las microalgas. ¿Qué hace la cámara de cultivo? ¿Cuáles son los diferentes medios de cultivo utilizados para cultivar microalgas? ¿Existen diferencias en el ambiente de cultivo entre autotrofía y heterotrofía?
El papel del medio de cultivo en el crecimiento de las microalgas
Los medios utilizados para el cultivo de microalgas son preparados en los que los microorganismos pueden crecer y multiplicarse. Para cumplir este papel esencial, los medios deben satisfacer las necesidades nutricionales de las algas que se están produciendo. Así, proporcionan suficientes iones minerales y potencialmente factores de crecimiento, además de vitaminas. En el caso de un cultivo heterótrofo, se añade una fuente de carbono y energía como la glucosa.
Además de aportar nutrientes, los medios de cultivo deben tener un pH lo más cercano posible al pH óptimo para el crecimiento de las microalgas. Finalmente, su fuerza iónica debe adaptarse para no provocar la destrucción de las células.
Los medios de cultivo sintéticos tienen una composición precisamente conocida, tanto cualitativa como cuantitativamente, mientras que los medios empíricos son un poco más aleatorios, ya que dependen de las materias primas utilizadas: agua de mar, fuente de carbono en el caso de la producción heterótrofa, etc.
Los medios de cultivo autótrofos
En un cultivo de microalgas en fotobiorreactores SALT, el carbono, que por sí sólo representa más o menos el 50% de la materia seca de las microalgas, procede en su totalidad del CO2 de las botellas conectadas al sistema. Éste se suministra al cultivo en función de las necesidades de las algas cultivadas y de la regulación del pH.
Un medio de cultivo convencional utilizado para los cultivos de microalgas en un FBR debe contener nitrógeno, que suele suministrarse en forma de amoníaco, nitrato o urea. La elección de una u otra fuente depende principalmente de la especie cultivada.
El fósforo también es un elemento esencial. En algunos casos, y dependiendo del medio de cultivo, se añade en exceso, ya que tiene la desafortunada tendencia a formar complejos con ciertos iones metálicos. En este caso, las algas ya no pueden asimilarlo.
El medio de cultivo también contiene oligoelementos esenciales. A menudo se trata de iones metálicos, como el magnesio, que es importante para la formación de clorofila, la molécula esencial para la fotosíntesis.
Un medio de cultivo clásico utilizado para cultivar microalgas en fotobiorreactores es el medio Conway. Éste contiene principalmente sales para el suministro de nitrógeno y fósforo, así como trazas de metales. Puede contener vitaminas B1 y B12.
El medio Conway no se utiliza puro, sino que suele diluirse con agua. Con un fotobiorreactor eficaz, este medio de cultivo puede concentrarse en mayor o menor medida.
Antes de utilizarlo, se esteriliza en autoclave o mediante filtración con filtros de 0,45 µm y 0,22 µm.
Otro medio que puede utilizarse para el cultivo de microalgas es el BBM (Bold Basal Medium). Se diferencia del medio Conway debido al tipo de sales utilizadas en su preparación. Algunas microalgas también crecen mejor en un tipo de medio que en otros. Para cultivar algunas microalgas marinas del grupo de diatomeas se requiere la presencia de sílice en el medio de cultivo.
El medio de cultivo Conway puede comprarse ya preparado, pero su preparación es sencilla y relativamente barata.
Los medios de cultivo heterótrofos
Las microalgas cultivadas de forma heterótrofa en fermentadores reciben un sustrato de carbono que deben encontrar en su medio de cultivo. Esta fuente de carbono puede adoptar diversas formas, como la glucosa, los carbohidratos lignocelulósicos o la melaza rica en azúcar.
Es importante renovar regularmente el sustrato de carbono añadiéndolo con regularidad para mantener el proceso de fermentación en su mejor nivel.
Los demás elementos, esenciales para el crecimiento de las microalgas, como el nitrógeno, el fósforo y diversos microelementos, son proporcionados por las sales presentes en el medio de cultivo, como el medio Conway.
Conclusión
El medio de cultivo de las microalgas es uno de los elementos fundamentales para la producción de una biomasa excelente.
Dependiendo de la especie de alga cultivada y del método de cultivo, pueden existir diferencias en el medio de cultivo. Por ejemplo, en el caso del cultivo de algas a gran escala en sistemas de raceways abiertos, el medio de cultivo suele ser hipersalino o hiperalcalino para limitar el riesgo de contaminación bacteriana. Sin embargo, esto puede reducir el tipo de especies que se pueden cultivar.
