Reactores para el cultivo de microalgas

Existen dos tipos de reactores los reactores abiertos y los reactores cerrados.

Reactores abiertos

Los reactores abiertos son los reactores más simples para construir y operar, la geometría y materiales permiten un fácil escalamiento, además no requieren equipamientos sofisticados. Pero debido a que se encuentran abiertos, son susceptibles a una contaminación microbiológica alta, la profundidad suele ser un factor limitante, la productividad es baja, sus volúmenes son alterados por la evaporación y requieren áreas grandes para su construcción.

Estanque sin agitación

Son los sistemas más simples, carecen de agitación, por lo que se forman gradientes, y tienen crecimientos bajos.

Estanque circular

Este presenta un brazo que permite una mezcla y aireación, permite un mejor crecimiento de microalgas, pero es difícil producir de forma industrial porque la mezcla no es del todo eficiente.

Raceway

Son los reactores abiertos más conocidos y más utilizados para el cultivo de microalgas, la mezcla es potenciada por la geometría y por las paletas de agitación, además son fáciles de escalar. Se puede obtener una mayor productividad que los anteriores reactores mencionados. Estos reactores tienen tres partes principales, el canal, la rueda de paletas y el motor, como se muestra en la Figura 1.

Figura. 1. Esquema del reactor raceway. Modificado de M.Barceló et al.^2.

Reactores cerrados

Los reactores cerrados se caracterizan porque se encuentran cerrados y separados del medio ambiente. La ventaja del uso de este reactor es debido a que permite un mejor control de los parámetros de cultivo, la contaminación microbiana es menor, los cultivos son densos y se obtiene una mayor producción de metabolitos, además existen diferentes tipos y configuraciones. Las desventajas son que la construcción es costosa, es difícil de escalar ya sea por la geometría y por los materiales, su mantenimiento y operación son costosos^{1, 2 y 3.}

Reactor tubular

Son los reactores cerrados más usados, el sistema de inyección de aire modula la agitación y aireación, su geometría tubular facilita la transferencia de calor y masa, el escalamiento se realiza colocando más tubos y existen múltiples configuraciones.

Reactores de panel plano

También llamados reactores de capa fina ya que son rectangulares y no tienen una profundidad muy definida, son el segundo tipo de reactor cerrado más utilizado, permite una mayor iluminación por lo que favorece el crecimiento, existen múltiples configuraciones.

Reactor Air-lift

Son reactores con tubos concéntricos, estos pueden ser ascendentes si el aire se añade al medio, o pueden ser descendentes si el medio de cultivo desciende en el sistema. Este reactor permite una buena mezcla, son más difíciles de escalar, se suelen usar para fotoperíodos cortos, pero necesitan aparatos de agitación más complejos^.

Tanque agitado

Deriva de los reactores utilizados en otros microorganismos, se utilizan medios mecánicos para la mezcla y aireación, presentan un buen control de los parámetros del cultivo, suele requerir luz artificial porque es difícil a veces usar luz solar para este sistema.

Otros reactores

Son los reactores helicoidales y reactores en bolsas.En la Figura 2 se muestran algunos ejemplos de reactores abiertos y reactores cerrados mencionados anteriormente.

Figura. 2. Ejemplos de diferentes tipos de reactores abiertos y cerrados para el cultivo de microalgas. Modificado de Zerrouki et al.

Bibliografía:

Arenas R. Tratamiento de lactosuero por cavitación hidrodinámica posterior precipitación química y subsecuente uso para cultivo de microalgas (Chlorella vulgaris) en un biorreactor tipo raceway; 2023.
Barsanti L. GP. Algae: Anatomy, Biochemistry, and Biotechnology, Second Edi. CRC Press; 2006. 361 p.
Medina E. Curso de Biotecnología de las Microalgas. Cognita Conecta; 2021. Available from: https://cognitaconecta.com/curso/microalgas/.

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