Escalar es el proceso por el cual se pasa de una etapa a escala de laboratorio (piloto) a una escala comercial. Este proceso es crítico al tratarse de microorganismos, ya que los factores dados en situaciones controladas a pequeña escala se ven digámoslo violentados al pasar a una escala macro en la cual el control de los parámetros se ve críticamente reducido.
Un escalamiento se da en sistemas diseñados para el cultivo microbiano, es decir, bi
o-reactores o "fotobioreactores" (en el caso de organismos fotosintéticos como las microalgas). Este escalamiento se da paralelamente de dos maneras según cómo se plantea en ingeniería de bioreactores: Un escalamiento de tipo geométrico (aumento de la altura del líquido, del diámetro del tanque, del impulsor, de la distancia desde el fondo hasta el impulsor, del ancho de los deflectores) y un escalamiento de tipo dinámico (velocidad del impulsor, agitación, movimiento del fluido, transferencia de masas y energía); los cuales son inversamente proporcionales entre sí, es decir que a mayor tamaño del reactor menor velocidad es requerida para optimizar las reacciones requeridas en éste y así poder mantener los costos al mínimo en término de gastos energéticos.
En la naciente industria de biocombustibles de tercera generación a partir de microalgas esta ingeniería es clave para poder hacer comercial toda la investigación realizada a partir de cepas en los laboratorios de las
diferentes empresas visionarias o "bio" sionarias para la producción de biocombustible verde, así como de co-productos y sub-productos ("downstream"). Para ello muchos diseños han sido propuestos y patentados para las escalas tanto piloto como comercial, así como propuestas para optimizar la producción han sido hechas, como por ejemplo, planteando iniciar con fotobiorreactores cerrados para estabilizar el cultivo para luego pasar a pozas abiertas al alcanzar concentraciones altas que favorezcan la dilución en volúmenes grandes. Así mismo, microalgas para producir metabolitos de alta calidad (proteínas) para la industria nutracéutica se recomiendan ser mantenidos en sistemas cerrados. Sin embargo, la ingeniería genética promete crear especies resistentes para un escalamiento totalmente abierto y manteniendo la alta calidad y pureza de los microorganismos de interés en cultivos monoalgales.
Parámetros como la iluminación, la temperatura, la concentración de nutrientes (micro y macronutrientes y elementos traza), la aereación, juegan un
papel fundamental para la viabilidad del sistema, y sin un esquema matemático del mismo, siguiendo los cambios en proporcionalidad y ordenando etapa por etapa las variaciones buscando valores óptimos en los rendimientos, sería una operación totalmente fuera de lugar. Por ello, experiencias en la escala de laboratorio generan una base de la cual poder aprovecharse para conocer la evolución metabólica de la microalga en estudio. Principalmente la iluminación es clave para sistemas fotosintéticos jugando con la intensidad luminosa (irradiancia) así como los colores de la onda para optimizar la fotosíntesis así como la síntesis de otros metabolitos útiles para la industria (como pigmentos, TAGs, proteínas, etc). Esto se hace a partir de fuentes de luz artificial como fluorescentes de luz blanca (que simula la luz natural), asi como con LEDs (que simulan diferentes longitudes de onda, desde infrarojo hasta ultravioleta, pasando por colores específicos de la onda luminosa, como azul o rojo).
Ya pasando a una escala comercial, tenemos las llamadas pozas abiertas en las cuales las microalgas son circuladas en medios que pueden contar con suplementación de aguas residuales para su tratamiento y aprovechamiento por parte de las microalgas. En el video a continuación se presenta un breve documental con imágenes de escalamiento comercial de microalgas para biocombustible por parte de la compañía de California SunEco, que afirman liderar propuestas de este tipo para producción masiva de combustible verde.
Un escalamiento se da en sistemas diseñados para el cultivo microbiano, es decir, bi
o-reactores o "fotobioreactores" (en el caso de organismos fotosintéticos como las microalgas). Este escalamiento se da paralelamente de dos maneras según cómo se plantea en ingeniería de bioreactores: Un escalamiento de tipo geométrico (aumento de la altura del líquido, del diámetro del tanque, del impulsor, de la distancia desde el fondo hasta el impulsor, del ancho de los deflectores) y un escalamiento de tipo dinámico (velocidad del impulsor, agitación, movimiento del fluido, transferencia de masas y energía); los cuales son inversamente proporcionales entre sí, es decir que a mayor tamaño del reactor menor velocidad es requerida para optimizar las reacciones requeridas en éste y así poder mantener los costos al mínimo en término de gastos energéticos.En la naciente industria de biocombustibles de tercera generación a partir de microalgas esta ingeniería es clave para poder hacer comercial toda la investigación realizada a partir de cepas en los laboratorios de las
diferentes empresas visionarias o "bio" sionarias para la producción de biocombustible verde, así como de co-productos y sub-productos ("downstream"). Para ello muchos diseños han sido propuestos y patentados para las escalas tanto piloto como comercial, así como propuestas para optimizar la producción han sido hechas, como por ejemplo, planteando iniciar con fotobiorreactores cerrados para estabilizar el cultivo para luego pasar a pozas abiertas al alcanzar concentraciones altas que favorezcan la dilución en volúmenes grandes. Así mismo, microalgas para producir metabolitos de alta calidad (proteínas) para la industria nutracéutica se recomiendan ser mantenidos en sistemas cerrados. Sin embargo, la ingeniería genética promete crear especies resistentes para un escalamiento totalmente abierto y manteniendo la alta calidad y pureza de los microorganismos de interés en cultivos monoalgales.Parámetros como la iluminación, la temperatura, la concentración de nutrientes (micro y macronutrientes y elementos traza), la aereación, juegan un
papel fundamental para la viabilidad del sistema, y sin un esquema matemático del mismo, siguiendo los cambios en proporcionalidad y ordenando etapa por etapa las variaciones buscando valores óptimos en los rendimientos, sería una operación totalmente fuera de lugar. Por ello, experiencias en la escala de laboratorio generan una base de la cual poder aprovecharse para conocer la evolución metabólica de la microalga en estudio. Principalmente la iluminación es clave para sistemas fotosintéticos jugando con la intensidad luminosa (irradiancia) así como los colores de la onda para optimizar la fotosíntesis así como la síntesis de otros metabolitos útiles para la industria (como pigmentos, TAGs, proteínas, etc). Esto se hace a partir de fuentes de luz artificial como fluorescentes de luz blanca (que simula la luz natural), asi como con LEDs (que simulan diferentes longitudes de onda, desde infrarojo hasta ultravioleta, pasando por colores específicos de la onda luminosa, como azul o rojo).Ya pasando a una escala comercial, tenemos las llamadas pozas abiertas en las cuales las microalgas son circuladas en medios que pueden contar con suplementación de aguas residuales para su tratamiento y aprovechamiento por parte de las microalgas. En el video a continuación se presenta un breve documental con imágenes de escalamiento comercial de microalgas para biocombustible por parte de la compañía de California SunEco, que afirman liderar propuestas de este tipo para producción masiva de combustible verde.
SunEco Energy Algae Biodiesel
que tal hermano, interesante tu post, y te felicito por abrir el blog con objetivos informativos, a pesar de ser estudiante. Quisiera que me ayudes con algo... verás no estoy ni en primer año de la carrera, y nos mandaron una pequeña investigación sobre la aplicación de la geometría en la carrera que aspiramos (biotecnología mi caso), y pues la verdad solo se me ocurrieron dos cosas en ese instante... bioreactores y modelos dimensionales de microorganismos... pense encontrar mucho de bioreactores, dimensiones el porque, medidas estandares pero no hay mucho y lo poco que encontre aún es chino para mí jaja.. tienes otro tema en mente... que un estudiante con pocos conocimientos de biotecnología pueda desarrollar?
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