resumen -...

73

Upload: others

Post on 11-Aug-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda
Page 2: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda
Page 3: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

I

RESUMEN

Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda de

alimento; siendo la acuacultura y primordialmente la de camarón, una de las

actividades utilizadas para cubrir la demanda, sin embargo tiene la desventaja de

generar grandes volúmenes de agua con microorganismos como las microalgas,

las cuales utilizan los compuestos nitrogenados y fosfatados para su crecimiento y

producción. Estas microalgas pueden ser utilizadas como materia prima para la

generación de biocombustibles. Por lo que el objetivo del presente trabajo de

investigación fue evaluar el cultivo de microalgas marinas Dunaliella salina y

Dunaliella tertiolecta en efluente de camarón a 20000 °K para la producción de

bioetanol a partir de los carbohidratos de la biomasa, así como la eficiencia de

remoción de compuestos nitrogenados y fosfatados en el efluente. El diseño

experimental consistió en un factorial general A x B x C a dos niveles cada uno (2

x 2 x 2) tomando como factores la especie de microalga utilizada, el medio de

cultivo y la fase de crecimiento, se realizaron ocho tratamientos con tres réplicas,

para obtener un total de veinticuatro unidades experimentales. D. salina cultivada

en el medio F2, presentó valores más altos de células (5.1X106 ± 84.87cél mL-1)

en ambas fases, respecto al contenido de carbohidratos, el mayor contenido

(46.06 ± 5.79%) se obtuvo en D. salina en medio F2 en fase estacionaria, mientras

que la producción de biomasa y carbohidratos, y productividad de carbohidratos,

se mostró mayor en D. salina en F2 durante fase estacionaria (173.17± 23.03 mg

L-1, 78.88 ± 0.44 mg L-1 y 9.86 ± 0.06 mg L-1 día -1, respectivamente). D. tertiolecta

presentó 95 y 8% de remoción de nitratos y amonio respectivamente. Con

respecto a la fermentación con S. cerevisiae, se obtuvo 0.049 g L-1 h-1 de

productividad, rendimiento de 0.132 g etanol/ g glucosa y un rendimiento de 0.11 g

etanol/ g biomasa. Cabe resaltar que Dunaliella salina mostró los mejores

resultados en cuanto a densidad celular, contenido, producción y productividad de

biomasa y carbohidratos. En cuanto a remoción de nitratos y amonio fue Dunaliella

Page 4: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

II

tertiolecta quien tuvo valores más altos, capacidad que puede ser empleada para

tratar efluentes derivados del cultivo de camarón antes de ser vertidos a cuerpos

naturales. Se obtuvo etanol derivado de glucosa proveniente de carbohidratos

producidos por la microalga marina D. salina, sin embargo la producción de

carbohidratos fue baja.

Page 5: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

III

ABSTRACT

With the rapid growth of the population, as increased the demand for food;

currently the aquaculture is an activity that is covering part of this need. On the

other hand, the generation of large volumes of effluent from aquaculture, has led to

seek recovery thereof; among the options is the cultivation of microalgae, which

can be used nitrogen and phosphate compounds for their growth and production,

such production can be used as raw material for the generation of biofuels. The

objective of this research work will be to evaluate the culture of marine microalgae

Dunaliella salina and Dunaliella tertiolecta in effluent from shrimp to 20000 °K for

the production of bioethanol from biomass carbohydrates, as well as the efficiency

of removal of nitrogenous and phosphate compounds in the effluent. The

experimental design is a factorial general A x B x C to three levels each (2 x 2 x 2)

taking such factors as the type of used microalga, the culture medium and growth

phase, will be eight treatments with three replicas, for a total of twenty four

experimental units. D. salina cultivated in the F2 medium, presented higher values

of cells (5.1X106 ± 84.87 cells mL-1) in both phases, with respect to the

carbohydrate content, the highest content (46.06 ± 5.79%) was obtained in D.

salina in medium F2 in stationary phase, while the production of biomass and

carbohydrates, and carbohydrate productivity, showed higher in D. salina in F2

during stationary phase (173.17± 23.03 mg L-1, 778.88 ± 0.44 mg L-1 and 9.86 ±

0.06 mg L-1 day -1, respectively). D. tertiolecta presented 95 and 8% nitrate and

ammonium removal, respectively. With respect to fermentation with S. cerevisiae,

0.049 g L-1 h-1 productivity was obtained, yield of 0.132 g ethanol/g glucose and a

yield of 0.11 g ethanol/g biomass. It should be noted that Dunaliella salina showed

the best results in terms of cell density, content, biomass and carbohydrate

production, and productivity. In terms of removal of nitrates and ammonium was

Dunaliella tertiolecta who had higher values, capacity that can be used to treat

effluents derived from shrimp farming before being discharged into natural bodies.

Page 6: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

IV

Ethanol derived from glucose was obtained from carbohydrates produced by the

marine microalga D. salina however the production of carbohydrates was low.

Page 7: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

V

DEDICATORIA

A mi esposo Juan Carlos Mendoza Morales, mi hijo Carlos Antonio Mendoza

Martínez, ya que siempre me apoyan incondicionalmente. Gracias por su amor,

comprensión y ánimos infinitos. Los amo.

A mi familia, mi papa hermanos y hermana, gracias por estar siempre conmigo.

Page 8: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

VI

AGRADECIMIENTOS

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) por la beca otorgada para

cursar la Maestría en Ciencias en Acuacultura, con la cual pude realizar este

proyecto de investigación.

A Dios por permitirme llevar a cabo esta etapa de mi vida.

A mi director de tesis, el Doctor Luis Alfredo Ortega Clemente por aceptarme

trabajar en su equipo, el apoyo académico, enseñanzas y consejos.

A la Dra. Beatriz Gutiérrez Rivera por el apoyo brindado en su laboratorio, así

como el asesoramiento académico.

A mis sinodales Dr. Carlos Iván Pérez Rostro y Dr. Ignacio Alejandro Pérez

Legaspi por sus asesoramientos académicos.

A mis suegros Esteban Mendoza Guzmán y Ángela Morales Ríos por todo el

cariño y apoyo brindado para realizar esta meta en mi vida.

A mi amiga Lesli quien me estuvo siempre acompañando y animando durante la

maestría, agradezco tu amistad y el apoyo.

A mis compañeros de laboratorio por su ayuda, sin duda un gran equipo: Ruth,

Mariana, América, Ely, Leo, Juve, Salim.

Page 9: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

VII

ÍNDICE

RESUMEN……………………………………………………………………………….…I

ABSTRACT……………………………………………………………………………….III

DEDICATORIA……………………………………………………………………………V

AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………………...VI

INDICE……………………………………………………………………………………VII

INDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………….X

INDICE DE TABLAS…………………………………………………………………….XI

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………………………1

2. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………..…..2

2.1 Microalgas marinas Dunaliella tertiolecta y Dunaliella salina……………..6

2.1.1 Iluminación en microalgas……………………………………………...7

2.1.2 Temperatura cromática…………………………………………………8

2.2 Cultivo de camarón Litopeneaus vannamei………………………………...9

2.3 Población de granjas camaronícolas y su distribución nacional………..10

2.4 Efluentes residuales y su impacto ambiental……………………………...12

2.5 Combustibles fósiles y biocombustibles…………………………………...12

2.6 Biocombustibles de primera, segunda, tercera y cuarta generación…...14

I) Primera generación………………………………………………………...15

II) Segunda generación…………………………………………………...….16

III) Tercera generación……………………………………………….………16

IV) Cuarta generación………………………………………………………..17

Page 10: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

VIII

2.7 Bioetanol y la importancia a nivel nacional y alternativa energética sustentable………………………………………………………………………..17

3. ANTECEDENTES…………………………………………………………………….22

3.1 Acuacultura…………………………………………………………………...22

3.2 Cultivo nacional de camarón……………………………………………….22

3.3 Experimentos en microalgas……………………………………………….22

4. JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………………...25

5. HIPÓTESIS……………………………………………………………………………26

6. OBJETIVOS…………………………………………………………………………...26

7. ÁREA DE ESTUDIO………………………………………………………………….27

8. MATERIALES Y MÉTODOS………………………………………………………..28

8.1 Diseño experimental………………………………………………………...28

8.2 Desarrollo experimental…………………………………………………….29

I) Propagación de cepas………………………………………………...29

II) Diseño e implementación de fotobioreactores……………………..30

III) Preparación de medios de cultivo…………………………………..31

IV) Determinación de la densidad celular en los fotobioreactores….31

V) Filtrado de microalgas y determinación de peso seco……………32

VI) Determinación de carbohidratos totales (Dubois et al., 1956)…..32

VII) Hidrólisis acida (H2SO4)…………………………………………….35

VIII) Desarrollo de la reacción del DNS…………………...…………..36

IX) Curva patrón de glucosa…………………………………………….36

X) Sacarificación de carbohidratos de microalgas……………...…...37

XI) Fermentación de la glucosa en microalgas con S. cerevisiae…38

XII) Determinación de etanol por HPLC (High performance liquid

Page 11: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

IX

chromatography)…………………………………………………………….38

XIII) Preparación de muestras para HPLC……………………………..38

9. RESULTADOS………………………………………………………………………40

10. DISCUSIÓN………………………………………………………………………….50

11. CONCLUSIÓN……………………………………………………………………….54

12. REFERENCIAS……………………………………………………………………...55

13. ANEXOS……………………………………………………………………………..60

Page 12: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

X

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Producción acuícola mundial de peces comestibles y plantas acuáticas,

1990-2016 (FAO, 2018)…………………………………………………………………..3

Figura 2. Temperatura de color en la escala Kelvin ………………………………….9

Figura 3. Producción de bioetanol a partir de biomasa microalgal usando procesos

de conversión bioquímica ………………………………………………………….…..20

Figura 4. Ruta fermentativa de la glucosa ………………………………………...…21

Figura 5. Ruptura de los puentes glucosidicos; cada molécula de glucosa gana una molécula de agua ………………………………………………………………..…21

Figura 6. a) Instituto Tecnológico de Boca del Río, b) Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca ………………………………………………………………27

Figura 7. Fotobioreactor tubular vertical de 8L ……………………………..……….30

Figura 8. Curva DNS concentración de glucosa y absorbancia a 540 nm………..37

Figura 9. Medición de pH durante el crecimiento de D. salina y D. tertiolecta en

efluente de cultivo de camarón………………………………………………………...42

Figura 10. Concentraciones de amonio (NH4) durante el crecimiento de D. salina y

D. tertiolecta en efluente de cultivo de camarón……………………………………..43

Figura 11. Concentraciones de nitrato (NO3) durante el crecimiento de D. salina y

D. tertiolecta en efluente de cultivo de camarón……………………………………..43

Figura 12. Concentraciones de nitrito (NO2) durante el crecimiento de las

microalgas D. salina y D. tertiolecta en efluente de cultivo de camarón…………..44

Figura 13. Concentraciones de fosfato (PO4) durante el crecimiento de las

microalgas D. salina y D. tertiolecta en efluente de cultivo de camarón………..…44

Figura 14. Comportamiento de S. cerevisiae durante el ensayo ……………….…48

Figura 15. Producción de bioetanol y consumo de glucosa por S. cerevisiae …..49

Page 13: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

XI

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Unidades de producción acuícola por estado en 2011 …………………..11

Tabla 2. Principales tipos de biocombustibles …………………………………….…13

Tabla 3. Experimentos en microalgas..……………................................................23

Tabla 4. Diseño factorial general 2x2x2 …………………………………………..….28

Tabla 5. Variables de respuesta a evaluar en el ensayo ……………………...……29

Tabla 6. Absorbancia a 540 nm de muestras de concentración de azúcares

fermentables conocidas ………………………………………………………………...36

Tabla 7. Crecimiento celular, producción y productividad de biomasa y

carbohidratos en cultivos de D. salina y D. tertiolecta en efluente de cultivo de

camarón y medio F/2 Guillard a temperatura cromática 20000°K ……………..…41

Tabla 8. Determinación de parámetros (mg L-1) durante el crecimiento de

Dunaliella salina en efluente de cultivo de camarón ……………………………...…45

Tabla 9. Determinación de parámetros (mg L-1) durante el crecimiento de

Dunaliella tertiolecta en efluente de cultivo de camarón ………………………...….45

Tabla 10. Determinación de remoción de compuestos por D. salina y D. tertiolecta

en efluente de cultivo de camarón ………………………………………………….....46

Tabla 11. Concentraciones de hidrólisis ácida en Dunaliella salina y concentración

de glucosa (g L-1) ………………………………………………………………………..46

Tabla 12. Biomasa Saccharomyces cerevisiae medida en densidad óptica a 620

nm por 24 horas de cultivo …………………………………………………………..…47

Page 14: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

1

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Actualmente la población continúa aumentando en número de habitantes, lo cual

conlleva a mayor demanda de alimentos, de consumo de agua, de utilización de

transporte y por consecuente, de uso de combustibles. La principal fuente de

combustible son los combustibles fósiles, los cuales se están agotando más cada

día, y que entre las desventajas que presentan es que es un recurso no renovable,

además de generar emisiones de gases invernadero. Aunque investigaciones

actuales y avances tecnológicos están permitiendo la generación de

biocombustibles como el bioetanol a partir de materiales de origen natural, como

son maíz, trigo, caña de azúcar, remolacha, etc., se encuentran en discusión, ya

que dichos cultivos podrían satisfacer la demanda de alimento en la población, y

son destinados para cubrir la demanda para la producción de biocombustibles.

Por otro lado, una de las actividades que hoy en día están cubriendo gran parte de

la demanda alimentaria en la población, es la acuacultura, la cual, es una fuente

de alimentos rico en nutrientes y contenido proteico que benefician a la población

a precio considerablemente bajo, comparado con otras actividades, como la

ganadería. Sin embargo, el incremento de esta actividad por la demanda de

alimento de origen acuícola, se generan grandes volúmenes de efluentes

residuales que son descargadas en cuerpos acuíferos como ríos o lagunas, lo cual

conlleva a proliferación de materia orgánica, impidiendo la degradación natural del

cuerpo acuífero, por lo tanto, es necesario, implementar sistemas de recuperación

de los efluentes derivados de la acuacultura o tratamiento en los efluentes, que

permitan la reducción del contenido de materia orgánica, compuestos

nitrogenados y fosfatados.

Page 15: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

2

2. INTRODUCCIÓN

La acuacultura ha sido definida como las formas de cultivos de animales y plantas

acuáticas en ambientes dulceacuícolas, salobres y marinos (Pillay, 1997). De otro

modo, implica la producción controlada de cualquier ser vivo en el medio acuático,

lo cual incluye la cultura del manejo del agua, siendo una opción como clave para

el combate contra el hambre, ya que constituye contribución importante para la

nutrición en muchas partes del mundo, debido a que las cosechas acuáticas son

principalmente cosechas de proteína y de bajo costo, la acuacultura crea empleos

y dinamiza la economía nacional. La acuacultura se podría convertir en un área

estratégica del sector primario para la producción de alimentos, para el área

agroindustrial, bio-energéticos y servicios ambientales (Platas y Vilaboa, 2014;

Bardach et al., 1986).

La producción acuícola mundial puede clasificarse en las categorías de acuicultura

en aguas continentales y cultivo marino. La primera, utiliza generalmente agua

dulce, algunas actividades de producción emplean agua salina en zonas interiores,

como en Egipto, y aguas interiores salino-alcalinas, como en China. El cultivo

marino comprende las actividades de producción en el mar y zonas intermareales,

aunque por otro lado también se consideran las que se realizan con estructuras e

instalaciones de producción de base terrestre (FAO, 2014).

De acuerdo a datos de la FAO, en 2016, la producción mundial de la acuicultura,

incluyendo plantas acuáticas, fue de 110,2 millones de toneladas, estimado en un

valor de primera venta de 243 500 millones de USD. Este valor de producción

incluye 80,0 millones de toneladas de peces comestibles (231 600 millones de

USD), 30,1 millones de toneladas de plantas acuáticas (11 700 millones de USD),

37 900 toneladas de productos no alimentarios (214,6 millones de USD). Cabe

mencionar que entre las plantas acuáticas cultivadas figuraban algas marinas y en

volumen de producción menor, las microalgas (Figura 1) (FAO, 2018).

Page 16: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

3

Figura 1. Producción acuícola mundial de peces comestibles y plantas acuáticas,

1990-2016 (FAO, 2108).

La actividad acuícola en México comenzó a ser una actividad económicamente

importante a finales de los años setenta y principio de los ochenta. La producción

acuícola en 2005 según la FAO fue de 117,500 toneladas (Martínez-Córdova et

al., 2009).

Dentro de la acuacultura, se encuentra la camaronicultura, la cual incluye el cultivo

de camarón en cualquiera de los ambientes costeros utilizando aguas de tipo

salobre, marino e hipersalino, y se practica con las distintas tecnologías de

manejo. Ha alcanzado crecimiento acelerado en las áreas tropicales y

subtropicales costeras del mundo, entre las causas que explican este crecimiento

se encuentran: (a) La alta demanda del mercado, especialmente de Japón,

Estados Unidos y Europa; (b) El progreso tecnológico; y (c) La reducción de los

suministros procedentes de las poblaciones silvestres, muchas de las cuales se

Page 17: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

4

hallan sobre-explotadas. Se estima que entre 1-1.5 millones de hectáreas (ha) de

la zona costera del mundo han sido convertidas en granjas camaronícolas,

principalmente en países como China, Tailandia, India, Indonesia, Filipinas,

Malasia, Ecuador, Honduras, Panamá, Nicaragua y México. En el ámbito

internacional, hay un consenso general de que las capturas de camarón silvestre

tanto de bahía y de altamar han alcanzado ya su máximo sostenible del orden de

1.6-2.2 millones de toneladas, y que la demanda de camarón puede solamente ser

satisfecha a través de la camaronicultura (Páez-Osuna, 2001).

La producción de camarón en México dió inicio en el Tecnológico de Monterrey,

Campus Guaymas, al experimentar con el camarón café (Farfantepenaues

californiensis) y con las investigaciones con camarón blanco (Litopenaeus

vannamei ), realizadas por la Universidad de Sonora a principios de la década de

los 70´s hasta la segunda mitad de la década de los 80´s, donde iniciaron los

cultivos comerciales, principalmente a lo largo de la costa Noroeste del Pacífico,

usando inicialmente la especie Litopenaeus stylirostris y posteriormente

Litopenaeus vannamei, por su fácil manejo (Carta Nacional Acuícola 2013). Desde

entonces, el volumen de producción se ha incrementado notablemente, así como

la capacidad instalada, principalmente en Sinaloa, Sonora y Nayarit. Es en los

estados del Noroeste de México (Sonora, Sinaloa, Baja California Sur, Baja

California Norte y Nayarit), donde la actividad registra mayor producción, tan sólo

en 2008 rebasó el 60% de la producción nacional total (pesquera y acuícola),

mientras que en la producción nacional de la camaronicultura ascendió

aproximadamente al 96 %, es decir, 114,317 tons en el mismo año. Aunado al

valor económico de su producción y la infraestructura empleada en su cultivo y

procesamiento, es la más importante de México (Carta Nacional Acuícola 2013;

Santiago et al., 2009).

Entre las ventajas con las que México cuenta para convertirse en uno de los

principales países de América y del mundo en cuanto a producción de organismos

por acuicultura y particularmente en el cultivo del camarón destacan; las amplias

superficies de tierras costeras no aptas para agricultura ni ganadería, pero sí para

Page 18: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

5

acuicultura, la línea de costa de México es de 11,543 km, con más de 123 lagunas

costeras y un área aproximada de 12,555 km2, el área potencial disponible para la

acuicultura en México se calcula en alrededor de 236,000 ha. El clima adecuado

en gran parte de su territorio para el cultivo de muchas especies comerciales, la

cercanía al principal mercado mundial de productos pesqueros (EUA) y que

cuenta con especies nativas con excelentes características acuaculturales, como

el camarón blanco y el camarón azul (Martínez-Córdova et al., 2009).

Las microalgas son organismos microscópicos, unicelulares y fototróficos que se

encuentran bajo la clasificación (1) Diatomeas (Bacillariophyceae), (2) Algas

verdes (Chlorophyceae) y (3) Algas cafés (Chrysophyceae). Las cianobacterias

(Cyanophyceae) como Arthrospira platensis y Arthrospira maxima también son

referidas como microalgas. Las diatomeas son el grupo dominante en el

fitoplancton y probablemente representan el grupo más grande de productores de

biomasa sobre la tierra. Las algas verdes son encontradas mayormente en agua

dulce que en agua marina. Las algas cafés son similares a las diatomeas y

producen aceite y carbohidratos. Las microalgas tienen altas cantidades de

nitrógeno y fósforo, aproximadamente de 10 a 11 % respectivamente en base de

peso seco (Razzak et al., 2013), utilizan energía solar y nutrientes como carbono,

dióxido, nitrógeno, fósforo, etc., y sintetizan compuestos valiosos como lípidos,

proteínas, carbohidratos, pigmentos y otros metabolitos,). Tienen la capacidad de

alterar su composición en la biomasa bajo condiciones de estrés; acumulan lípidos

o carbohidratos, los cuales pueden ser usados para producción de

biocombustibles, incrementando así, su potencial para ser usadas como materia

prima (Markou y Nerantzis, 2013; Bharahiraja et al., 2015). Las microalgas han

sido consideradas recientemente como la tercer generación de materia prima para

la producción de biocombustibles (Ho et al., 2013).

Las algas verdes unicelulares del genero Dunaliella han sido propuestas como

materia prima para la generación de biocombustibles debido a su habilidad

remarcada por crecer en rangos amplios de ambientes extremos. Dunaliella es

uno de los organismos eucariotas más halotolerantes conocidos y es capaz de

Page 19: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

6

soportar rangos de salinidad desde 0.05 a 5.5. M de NaCl. Esta alga es capaz de

tolerar niveles altos de irradiancia (1500 μEm−2s−1), bajas temperaturas (4 °C), y

también bajas concentraciones de nutrientes (Hathwaik, et al., 2015).

El uso de las microalgas atrae la atención debido a que tienen la habilidad de

remover eficientemente de las aguas residuales nutrientes como nitrógeno y

fósforo y metales tóxicos, además del dióxido de carbono durante el crecimiento,

por lo tanto, han sido conocidas por su potencial para el tratamiento de aguas

residuales tal como la estabilización de residuo en sistemas de estanques. Debido

a que las aguas residuales son ricas en nutrientes, esto permite ser utilizadas

como medios sustentables para cultivar biomasa de microalga para aplicaciones

transformadoras como producción de biocombustible y de este modo provee

viabilidad económica de remediación basada en algas y generación de

biocombustible mediante estrategias de doble uso de la biomasa. (Osundeko et

al., 2013; Razzak et al., 2013).

2.1 Microalgas marinas Dunaliella tertiolecta y Dunaliella salina

El género Dunaliella sp. puede producir diferentes compuestos como carotenoides

como protectores para sobrevivir dentro de un ambiente de condiciones

cambiantes, es la tercer microalga producida más importante industrialmente

hablando, en condiciones de peso seco. Una de las razones por la cual está

ganando interés este género es debido a la capacidad de acumular triglicéridos

como fuente potencial de biocombustible (Bonnefond et al., 2016).

Dunaliella tertiolecta es una alga verde unicelular eurihalina, crece en gran

variedad de ambientes, han sido usadas en la remoción de aguas residuales, ha

sido considerada como candidata potencial para la producción de biodiesel,

debido principalmente por la capacidad de responder a estímulos externos como

estrés de sal, reducción de nitrógeno, entre otros, con el incremento del contenido

de lípidos. El rápido crecimiento de las especies producen grandes cantidades de

lípidos y por lo tanto están bajo consideración como especie para la producción de

biocombustible (Georgianna et al., 2013).

Page 20: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

7

Dunaliellla salina es una microalga verde halofílica biflagelada, ha adaptado su

metabolismo y ciclo celular a altas temperaturas y variaciones de luz a lo largo del

día, también ha sido reconocida como una fuente biológica eficiente de caroteno,

un pigmento con alta demanda y amplia variedad de aplicaciones en el mercado

como: agentes colorantes en alimentos, como provitamina A (retinol) en alimentos,

como aditivos en cosméticos, preparaciones multivitamínicas y en la última década

como un producto saludable bajo propiedad de antioxidantes (García-González et

al., 2005, Bonnefond et al., 2016). La relativa tasa alta de crecimiento y la

habilidad de producir lípidos y almidón bajo la carencia de nutrientes hace de esta

alga una materia prima potencial para la producción de biocombustible (Hathwaik

et al., 2015).

2.1.1 Iluminación en microalgas

La composición en las microalgas depende principalmente de la especie, de su

constitución genética, las condiciones físicas y químicas de cultivo, tales como la

fase de crecimiento, la disponibilidad y la clase de nutrientes, la salinidad, el tipo,

periodos e intensidad de luz, la temperatura, el pH (Garibay, 2009).La intensidad

luminosa y tipo de iluminación, son factores que influye notablemente en la

composición química y bioquímica de las microalgas en general, como es, el

contenido de pigmento, así como también en la actividad fotosintética (Loera-

Quezada, 2010, Pavón-Suriano et al., 2017).

Las altas intensidades luminosas son otra de las condiciones que favorecen

sustancialmente la acumulación de triglicéridos con un elevado perfil de

saturación, mientras que intensidades luminosas bajas a su vez, promueven la

síntesis de lípidos polares (fosfolípidos y glucolípidos) altamente insaturados,

estructural y funcionalmente asociados con las membranas celulares (Garibay,

2009; Loera-Quezada, 2010; Pavón-Suriano et al., 2017).

Page 21: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

8

2.1.2 Temperatura cromática

La temperatura cromática ó temperatura de color de una fuente de luz, se define

comparando su color dentro del espectro luminoso con el de la luz que emitiría un

cuerpo negro calentado a una temperatura determinada. Cuando la temperatura

aumenta, se obtiene una mayor proporción de azul en el espectro de luz. Por esta

razón, la temperatura de color es expresada en grados Kelvin, aunque no muestra

específicamente una medida de temperatura, ya que ésta es una medida relativa

(Draper, 1847; Mahan, 2004; Pavón-Suriano et al., 2017).

Casi todas las fuentes de luz artificial tienen una temperatura de color entre 2000 y

6000°K. La del cielo azul con sol es de 6000 °K aproximadamente, y llega a unos

10000°K cuando se nubla (Figura 2). El efecto cromático que emite la luz a través

de fuente luminosa depende de su temperatura. La temperatura es una

característica del color, la cual se divide en colores fríos y colores cálidos.

Amarillo, naranja y rojo son los colores cálidos; el verde, el azul y el violeta

representan los colores fríos (Hoyos, 2001). Si la temperatura es baja, se

intensifica la cantidad de amarillo y rojo contenida en la luz, pero si la temperatura

de color se mantiene alta habrá mayor número de radiaciones azules (Hoyos,

2001; Pavón-Suriano et al., 2017).

El color es un atributo que percibimos de los objetos cuando hay luz. La luz es

constituida por ondas electromagnéticas que se propagan a unos 300,000 km s-1.

Esto significa que nuestros ojos reaccionan a la incidencia de la energía y no a la

materia en sí. Las ondas forman, según su longitud de onda, distintos tipos de luz,

como infrarroja, visible, ultravioleta o blanca. Las ondas visibles son aquellas cuya

longitud de onda está comprendida entre los 380 y 770 nanómetros. Pavón-

Suriano et al. (2017), mencionan que la temperatura cromática es un factor

determinante para la producción de lípidos y carbohidratos en las microalgas.

Page 22: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

9

Figura 2. Temperatura de color en la escala Kelvin.

2.2 Cultivo de camarón Litopeneaus vannamei

El cultivo de camarón generalmente se clasifica de acuerdo al grado de

intensificación del manejo de las estanquerías. El termino intensificación se refiere

al proceso por el que se incrementa la carga metabólica y la biomasa por unidad

de área de cultivo, y usualmente involucra incrementos en el flujo de agua y

suministro de oxígeno (Páez-Osuna, 2001).

En los sistemas extensivos, las especies cultivadas subsisten con base a la

disponibilidad de los nutrientes que se presentan naturalmente. Los nutrientes se

reciclan entre los productores y los consumidores, a varios niveles dentro de la

cadena trófica hasta alcanzar a la especie objetivo del cultivo (Páez-Osuna, 2001).

Los sistemas intensivos tienen el objetivo de maximizar la cosecha por unidad de

área de cultivo, en ellos se promueve una actividad metabólica colectiva tan

Page 23: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

10

importante que se producen grandes cantidades de desperdicios, por lo que tales

desechos deben retirarse para evitar que se generen condiciones tóxicas en el

sistema. Por esta razón se requieren elevadas tasas de recambio de agua, y en

tales condiciones, es poco factible tanto el desarrollo de tramas alimenticias como

el establecimiento del equilibrio de nutrientes que necesita el cultivo. Los

requerimientos de nutrientes de las especies cultivadas deben ser satisfechos

exógenamente, aplicando alimento de alta calidad. Los sistemas intensivos

requieren de un alto grado de manejo de desechos y de una tecnología de

dosificación de nutrientes tal que permita minimizar el desperdicio de los

alimentos. Esto es crítico, dado que no solamente es costoso el alimento de alta

calidad, sino que la descomposición del alimento contribuye a la demanda de

oxígeno, al crecimiento microbiano y a la acumulación de productos

potencialmente peligrosos como los compuestos nitrogenados (NH3, NH4+, NO2

- y

NO3-) o sulfurosos (H2S, HS) (Páez-Osuna, 2001).

En la camaronicultura, la ruta principal de entrada del fósforo y nitrógeno en los

sistemas de cultivo está representada por el suministro del alimento, por lo cual, la

ruta de salida más importante de nitrógeno y fósforo en las estanquerías de

camarón es a través de los efluentes de descarga, de la volatilización del amonio y

la denitrificación, así como la acumulación del nitrógeno en los sedimentos. Entre

más se intensifica el cultivo de camarón, es mayor la cantidad de nitrógeno y

fósforo involucrado (Páez-Osuna, 2001). Esto conlleva a utilizar los efluentes de la

camaronicultura como medio de cultivo para microalgas, del cual aprovechan los

nutrientes contenidos, permitiendo su crecimiento, así como la remoción de los

mismos.

2.3 Población de granjas camaronícolas y su distribución nacional

De acuerdo a la Carta Nacional Acuícola publicada en septiembre de 2013, con

datos correspondientes a 2011; Sinaloa, Sonora, Nayarit, Tamaulipas y Tabasco,

en orden descendientes, son los cinco estados con mayores hectáreas de

superficies cultivadas de camarón. Cabe mencionar que Sinaloa cuenta 626

Page 24: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

11

unidades de producción acuícola, Sonora con 168, Nayarit con 227, Tabasco con

41 y Guerrero con 20, ubicándose Veracruz en el lugar 9 de 14 estados

contemplados (Tabla 1).

Se colocan Sinaloa, Sonora y Nayarit como los estados con mayor producción

acuícola de camarón blanco del Pacífico por entidad federativa 2011 (Carta

Nacional Acuícola 2013).

Tabla 1. Unidades de Producción Acuícola por Estado en 2011. Carta Nacional Acuícola

2013.

Estado No. de

granjas

Comerciales

No. de

granjas de

Autoconsumo

Superficie

cultivada (ha)

*Baja California 0 36 125.00

Baja California Sur 5 2 NR

Campeche 1 0 150.00

Chiapas NR* NR NR

Colima 15 0 159.49

Guerrero 20 0 64.00

Jalisco 8 0 12.00

Nayarit 227 0 4,488.47

Sinaloa 626 4 38,249.00

*Sonora 168 0 25,462.55

Tabasco 41 0 296.00

Tamaulipas 15 0 726.00

Veracruz 1 NR 5.80

Yucatán 1 4 12.00

*NR. No reportado.

Page 25: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

12

2.4 Efluentes residuales y su impacto ambiental

Las cantidades de nutrientes liberados a partir de las actividades camaronícolas

son pequeñas en comparación con aquellas que se relacionan con la agricultura y

los desechos domésticos. Sin embargo, hay una diferencia substancial entre las

actividades mencionados en cuanto a la manera de descargar los nutrientes, la

mayoría de los efluentes agrícolas y municipales, lo hace sobre la planicie costera

a distancias a veces considerables, que pueden modificar significativamente los

flujos, mientras que la camaronicultura descarga todos sus efluentes directamente

en las aguas costeras adyacentes. Durante su recorrido, los desechos municipales

y agrícolas, van a sufrir diversos procesos que van a reducir la carga original

liberada, lo cual hace que comúnmente el impacto provocado por la agricultura y

las aguas municipales pase desapercibido, a diferencia de la camaronicultura.

Esta última, sin embargo, por liberar las descargas directamente sobre las áreas

costeras los nutrientes y la materia orgánica pueden localmente provocar efectos

adversos significativos en los ecosistemas costeros vulnerables (Páez-Osuna,

2001).

2.5 Combustibles fósiles y biocombustibles

Actualmente, los combustibles fósiles y la energía nuclear proporcionan cada año

alrededor del 90% de la energía que se utiliza en el mundo. Debe mencionarse

que las reservas de combustibles fósiles son limitadas y, en mayor o menor grado,

contaminantes. A diferencia de los combustibles fósiles, que provienen de la

materia orgánica acumulada durante enormes períodos de tiempo, los

biocombustibles provienen de una fuente renovable, la biomasa. La biomasa es la

materia orgánica que constituye todos los seres vivos, sus productos y desechos.

La energía de la biomasa deriva del material vegetal y animal (Serna et al., 2011).

Se dice que es una fuente de energía renovable porque su formación no lleva

miles de años, y por lo tanto la tasa de utilización no es mucho mayor a la de su

formación. Pueden ser líquidos, sólidos o gaseosos, y su finalidad última es liberar

Page 26: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

13

la energía contenida en sus componentes químicos mediante una reacción de

combustión (Tabla 2)(Álvarez, 2009).

Tabla 2. Principales tipos de biocombustibles.

Sólidos Líquidos Gaseosos

Paja Alcoholes Gas de gasógeno

Leña Biohidrocarburos Biogas

Astillas Aceites vegetales y esteres derivados Hidrógeno

Briquetas Aceites de pirólisis

Carbón vegetal

El incremento de la demanda de los combustibles fósiles y su contribución a la

emisión de gases de invernadero han creado mayor interés en formas alternativas

de energía incluyendo los biocombustibles. Las microalgas tienen el potencial para

generar altas cantidades de biomasa y aceite que pueden ser utilizados para

conversión química o biológica a combustibles bioetanol, biodiesel o biometano

(Osundeko et al., 2013).

Los carbohidratos basados de microalgas pueden ser materia prima adecuada

para la producción de bioetanol. El dióxido de carbono producido del proceso de

fermentación del bioetanol puede ser recuperado totalmente para el crecimiento

de la microalga para la acumulación de carbohidratos. El resultado de la biomasa

de microalga rica en carbohidratos es usada después como materia prima para la

producción de bioetanol a través del proceso de fermentación (Chen et al., 2013).

En años recientes el etanol ha sido una alternativa de combustible o sustituto de

combustible. El combustible bioetanol permite reducir sulfuros, CO y emisiones de

partículas. El etanol usado como combustible en Brasil redujo emisiones de

Page 27: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

14

carbón de 9.56-106 tons, contribuyendo a la reducción de 15% del total de

emisiones de Brasil. El bioetanol puede ser producido usando microalgas como

materia prima para fermentación, bacterias o levaduras para fermentar los

carbohidratos, como son glucosa y almidón en microalgas (Bahadar y Bilal, 2013).

En años recientes las microalgas han sido consideradas como fuente prometedora

de biodiesel debido a su alta tasa de reproducción y alto contenido de lípidos (50-

70%); los lípidos son transesterificados a ésteres metil (Bahadar y Bilal, 2013).

El biobutanol también puede ser producido por los carbohidratos basados de

microalga como una alternativa de combustible. El butanol contiene más energía,

es menos corrosivo y es soluble en el agua, lo que hacen a este compuesto

adecuado para el uso, la distribución de la infraestructura, el transporte de

combustibles basados de petróleo (Chen et al., 2013).

Además de la producción de biocombustibles líquidos de los carbohidratos

basados de microalgas, están los biocombustibles gaseosos como el metano y

biohidrógeno, los cuales también pueden ser producidos a través del proceso de

fermentación aeróbica o anaeróbica usando carbono como fuente de la biomasa

microalgal. El biohidrógeno puede ser producido también directamente a través del

metabolismo en cadena de la microalga, pero la eficiencia de producción del

biohidrógeno es bajo (Chen et al., 2013).

2.6 Biocombustibles de primera, segunda, tercera y cuarta generación

Existen varios tipos de biocombustibles, a los cuales se les clasifica de acuerdo al

insumo o materia prima y a la tecnología empleada para producirlos. Gracias a los

avances en la tecnología, esta clasificación se realiza por generaciones (Álvarez,

2009). Debido a los problemas de costo, tierra, requerimientos de agua dulce,

competencia de alimentos, preocupación por el ambiente, la materia prima para la

producción de biocombustibles ha sido cambiada desde el azúcar o cultivos

basados en almidón, llamados materia prima de primera generación, a los

materiales lignocelulósicos denominados materia prima de segunda generación y

Page 28: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

15

después a las microalgas nombradas materia prima de tercera generación (Chen

et al., 2013).

I) Primera generación

Los biocombustibles de primera generación utilizan cultivos específicos como

materias primas. Algunos de los insumos son de procedencia agrícola y están

conformados por las partes alimenticias de las plantas, las cuales tienen un alto

contenido de almidón, azúcares y aceites. Ejemplos de estas materias son el jugo

de la caña de azúcar, granos de maíz, jugo de la remolacha o betabel, aceite de

semilla de girasol, aceite de soya, aceite de palma, aceite de ricino, aceite de

semilla de algodón, aceite de coco, aceite de maní o cacahuate, entre otros. Los

biocombustibles son producidos empleando tecnología convencional como la

fermentación (para azúcares y carbohidratos), transesterificación (para los aceites

y grasas), y la digestión anaerobia (para los desperdicios orgánicos). De estos

procesos se obtiene etanol, metanol y n-butanol (a partir de azúcares), biodiesel (a

partir de los aceites), y biogás (mezcla de metano y anhídrido carbónico, también

conocidos como gas natural y dióxido de carbono respectivamente, obtenida a

partir de los desperdicios orgánicos), aunque los más ampliamente difundidos son

el biodiesel y el bioetanol. Este último representa más del 90% del total de

biocombustibles que se utilizan actualmente en el mundo. En Brasil, Suecia y

Estados Unidos existen 6 millones de vehículos circulando que pueden aceptar

mezclas etanol/gasolina de hasta 85%. Las ventajas de estos biocombustibles

son su facilidad de procesamiento, sus bajas emisiones de gases de efecto

invernadero (excepto en el caso del maíz, donde el balance de estas emisiones es

casi nulo) y un balance positivo en dichas emisiones, pero tienen como

desventajas; la competencia de tierras arables para producción de alimentos,

nutrientes y agua, además que los cultivos terrestres requieren meses de

crecimiento para poder producir cultivos óptimos (Álvarez, 2009; Serna et al.,

2011; Lyon et al., 2015).

Page 29: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

16

II) Segunda generación

La tendencia es hacia los biocombustibles de segunda generación, ya que el uso

de cultivos agrícolas destinados a biocombustibles no suple las necesidades

energéticas de bajo costo que hoy día logran el petróleo y sus derivados. Los

insumos son residuos agrícolas y forestales compuestos principalmente por

celulosa. Ejemplos de ellos son el bagazo de la caña de azúcar, el rastrojo de

maíz (tallo, hojas y olote), paja de trigo, aserrín, hojas y ramas secas de árboles,

etc. Los procesos de producción tienen un nivel de complejidad más alto que los

de primera generación, y como ejemplos destacan la sacarificación fermentación y

el proceso Fischer-Tropsch. Este último proceso también recibe los nombres de

proceso GTL y proceso BTL, cuyas Siglas en inglés provienen de “Gas-To-Liquids”

y “Biomass-To-Liquids” respectivamente, los cuales consisten en la gasificación

del carbón y de la materia lignocelulósica de la biomasa, para después sintetizar

algún combustible líquido como el etanol. Mediante los procesos de segunda

generación se fabrica etanol, metanol, gas de síntesis (mezcla de anhídrido

carbonoso, mejor conocido como monóxido de carbono, e hidrógeno), biodiesel,

2.5-dimetilfurano (DMF), entre otros. La ventaja principal en la producción de estos

biocombustibles es la inexistencia de desviaciones de alimentos provenientes de

la agricultura hacia el sector energético, así no se rivaliza además por el uso de

los recursos naturales, pero su desventaja es la poca ganancia en disminución de

las emisiones de gases de efecto invernadero durante el procesamiento de los

insumos, respecto a los biocombustibles de primera generación (Serna et al.,

2011; Álvarez, 2009).

III) Tercera generación

Los insumos son vegetales no alimenticios de crecimiento rápido y con una alta

densidad energética almacenada en sus componentes químicos, por lo que se les

denomina “cultivos energéticos”. Entre estos vegetales están los pastos perennes,

árboles y plantas de crecimiento rápido, y las algas verdes y verde-azules. Los

procesos de obtención de biocombustibles se encuentran en fase de desarrollo,

Page 30: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

17

sin embargo, se ha logrado producir biodiesel y etanol a nivel planta piloto. Las

ventajas de estos biocombustibles son el secuestro de anhídrido carbónico (CO2)

para la producción de los insumos y un balance positivo en la emisión de gases de

efecto invernadero, pero su desventaja es la utilización de tierras de cultivo de

alimentos para sembrar los insumos, con excepción de las algas verdes (Álvarez,

2009).

IV) Cuarta generación

Los biocombustibles son producidos a partir de bacterias genéticamente

modificadas, las cuales emplean anhídrido carbónico (CO2) o alguna otra fuente

de carbono para la obtención de los biocombustibles. A diferencia de las

generaciones anteriores, en las que también se pueden emplear bacterias y

organismos genéticamente modificados como insumo o para realizar alguna parte

de los procesos, en la cuarta generación, la bacteria es la que efectúa la totalidad

del proceso de producción de los biocombustibles. Actualmente esta generación

de biocombustibles se encuentra en fase teórica, sólo se conoce la posible ruta de

síntesis del etanol a partir de anhídrido carbónico, sin embargo, depende

totalmente de la información genética de una bacteria artificial y puede tener

limitaciones termodinámicas importantes (Álvarez, 2009).

2.7 Bioetanol y la importancia a nivel nacional y alternativa energética

sustentable

El aumento de los costos de los combustibles fósiles, al igual que el impacto de los

gases efectos invernadero, la energía renovable es la mejor opción para la

producción de biocombustibles. México y otros países Latinoamericanos

actualmente son exportadores de petróleo, pero las reservas probadas y la calidad

del petróleo están disminuyendo. Hoy en día, es imperante que se desarrollen

planes para la implementación y desarrollo de tecnologías para la obtención de

energías renovables. Varías de estas tecnologías ya llevan un gran avance en el

desarrollo tecnológico (eólicas, solar, mareomotriz), así como la obtención de

Page 31: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

18

biocombustibles a partir de caña y granos. En el caso de los biocombustibles, se

deben desarrollar tecnologías que sean sustentables, es decir, que respondan a

las necesidades y realidades de los países Latinoamericanos. Los biocombustibles

a partir de algas son tecnologías que permitirán dar respuesta a las necesidades

de combustibles líquidos de forma sustentable y contribuir a la seguridad

energética nacional (Fernández-Linares et al., 2012).

El bioetanol es un biocombustible de origen vegetal que se produce a partir de la

fermentación de materia orgánica rica en azúcar como caña, remolacha o vino, así

como de la transformación en azúcar del almidón presente en los cereales. La

producción tradicional de bioetanol involucra el uso de azúcar de caña o

remolacha y levaduras. Como fuente de glucosa se utilizan materiales muy

diversos, actualmente se consideran otras fuentes de carbohidratos, como el maíz,

o los materiales celulósicos, tales como residuos agroindustriales forestales e

incluso los residuos sólidos municipales, sorgo, patatas, trigo, entre otros

(Fernández-Linares et al., 2012).

El bioetanol puede ser considerado como una alternativa de combustible de

quema limpia, debido a que es amigable con el ambiente, con productos de

combustión y gases de invernadero con bajos efectos comparado con los

combustibles fósiles. Hoy la producción comercial de bioetanol proviene

principalmente de productos de la agricultura como maíz, arroz, trigo, mandioca,

caña de azúcar, remolacha y sorgo dulce, a través de procesos termoquímicos o

bioquímicos (Oncel, 2013).

La producción rentable del bioetanol que se obtiene de la lignocelulosa vía la

hidrólisis enzimática aumentaría la variedad y la disponibilidad de material de base

y, por lo tanto, ampliaría la producción de biocombustibles sin afectar la seguridad

y la soberanía alimentaria (Serna et al., 2011).

Todas estas alternativas pueden ser complementarías; sin embargo el uso de

granos y de caña hacen competir a los energéticos con el alimento para la

población humana o por tierras de cultivo, haciéndolos no sustentables

(Fernández-Linares et al., 2012).

Page 32: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

19

Las microalgas han sido reconocidas como una alternativa, y son llamadas como

materia prima de la tercera generación, las cuales no compiten por tierras arables

o agua potable, incluso, las especies de microalgas marinas crecen en agua de

mar, lo cual reduce el consumo de agua dulce. Además, los carbohidratos de las

microalgas tienen bajos contenidos de lignina (altos azúcares fermentables) y su

sacarificación es mucho más fácil, haciéndolas fuente de biomasa prometedora y

sustentable para la producción de bioetanol (Chen et al., 2013).

La fermentación es un proceso usado comercialmente en gran escala en varios

países para producir etanol de los cultivos de azúcar y almidón (Figura 3). El maíz

es la materia prima principal en la industria mundial del almidón a bioetanol. Por

otro lado, las algas pueden ser utilizadas como materia prima para la producción

de etanol de acuerdo al siguiente proceso: en el primer paso, el almidón de las

microalgas es liberado de las células con ayuda de equipo mecánico o una

enzima. Cuando las células comienzan a degradarse, la levadura Saccharomyces

cerevisiae es agregada a la biomasa para comenzar la fermentación, obteniendo

etanol como producto. El etanol es drenado de los tanques y bombeado a tanque

de almacenamiento para ser suministrado a una unidad de destilación. El etanol

es producido con fotosíntesis microalgal y fermentación anaeróbica intracelular

(Razzak et al., 2013).

La reacción química incluye hidrólisis enzimática de la sacarosa seguida de la

fermentación de azúcares simples. La fermentación de la sacarosa es realizada

usando levadura comercial como la Saccharomyces. cerevisiae; primero la enzima

invertasa cataliza en la levadura la sacarosa de la hidrólisis para convertirla en

glucosa y fructosa. Segundo, la zymasa, otra enzima también presente en la

levadura, convierte la glucosa y la fructosa en etanol. La enzima gluco-amilasa

convierte el almidón en D-glucosa. La hidrólisis enzimática es seguida después

por la fermentación, la destilación y deshidratación para producir bioetanol anhidro

(Razzak et al., 2013).

Page 33: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

20

Figura 3. Producción de bioetanol a partir de biomasa microalgal usando procesos de

conversión bioquímica (adaptada de Razzak et al., 2013).

En la Figura 4, se muestra la ruta fermentativa de la glucosa una vez hidrolizado

el almidón contenido en el grano de maíz o en la celulosa. En la primera fase,

cada molécula de glucosa se trasforma en dos moléculas de piruvato, a partir de

aquí, solo las rutas que conducen al etanol y butanodiol son activadas por

levadura, las restantes rutas alternativas son activadas por bacterias aeróbicas o

anaeróbicas, algunas de estas bacterias están presentes en el caldo de

fermentación (Gracia, 2011).

Biomasa

microalgal

Conversión

bioquímica

Interestirificación

Biodiesel

Fermentación

Etanol, acetona, butanol

Digestión

anaeróbica

Metano,

hidrógeno

Page 34: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

21

Figura 4. Ruta fermentativa de la glucosa (adaptado de Gracia, 2011).

Las moléculas de almidón están constituidas por puentes glucosídicos que

mantienen unidas dos moléculas de glucosa deshidratadas. La hidrólisis consiste

en la ruptura de los puentes glucosídicos; cada molécula de glucosa gana una

molécula de agua (Figura 5). De la fermentación de la glucosa se obtiene etanol y

una fracción menor de otros bioalcoholes (Gracia, 2011).

De acuerdo con la siguiente ecuación de reacción simplificada, los rendimientos

estequiométricos son 0.51 kg de etanol y 0.49 kg de CO2, por kg de azúcar de

carbono, es decir, glucosa (Singh y Gu, 2010).

C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2

Figura 5. Ruptura de los puentes glucosídicos; cada molécula de glucosa gana una

molécula de agua.

Page 35: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

22

3. ANTECEDENTES

3.1 Acuacultura

De acuerdo a Estadísticas de Pesca y Acuicultura de la Organización de las

Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) 2016, la producción

mundial de acuacultura por aguas continentales y marítimas en 2016, incluyendo

peces, crustáceos, moluscos, etc., tuvo 80,030,862 tons, con valor de USD

231,584,120, 000 en cuanto a la producción de plantas acuáticas; 30,139,389

tons, con valor de USD 11,673,942,000. Lo cual hace total de 110,170,252 tons y

valor de USD 243,258,062,000. Mientras que la producción mundial de

acuacultura por divisiones de la CEIUAPA (Clasificación Estadística Internacional

Uniforme de los Animales y Plantas Acuáticos), la producción de crustáceos fue de

7,862,016 tons, con valor de USD 57,078,984,000. Especificando al camarón

Penaeus vannameii; 4,155,827 tons, con valor de USD 24,404,810,000, ocupando

el sexto lugar esta especie de la producción mundial.

3.2 Cultivo Nacional de camarón

De acuerdo al Anuario Estadístico de Acuacultura 2017 (CONAPESCA), Sinaloa

se encuentra en primer lugar de producción de camarón con 84,426 toneladas,

Sonora con 83,194 toneladas, seguido de Nayarit con 20,837 toneladas, mientras

que Tamaulipas y Baja California Sur presentan 13,210 y 9,081 toneladas

respectivamente. Cabe mencionar que éstos datos incluyen; la producción en mar

abierto, esteros y bahías, así como la acuicultura.

3.3 Experimentos en microalgas.

Diferentes investigaciones realizadas en el cultivo de microalgas, como alternativa para la

remoción de nutrientes nitrogenados y fosfatados, así como en la obtención de

carbohidratos y lípidos como materia prima para producción de biocombustibles están

basados principal mente en la diferentes condiciones de cultivo. (Tabla 3).

Page 36: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

23

Tabla 3. Experimentos en microalgas

Referencia Microalga Experimento Resultado

Shifa et al, (2016)

D. salina Analizó crecimiento en tres medios de cultivo y dos fuentes de luz.

Crecimiento más alto en medio de cultivo Walne Jepara y LED rojo, densidad de 8.504 x 10

4

celmL-1

Mayorga et al, (2017)

D. salina Evaluó crecimiento en cultivador tipo raceway en condiciones bajo techo.

Los días 9, 12 y 15 presentaron valores de crecimiento de células más altos con promedios de 7.15 x 10

6 cel/mL

y de masa seca de 1.11 g/mL.

Pavon-Suriano et al, (2017)

D. salina Nannochloropsis oculata

Evaluó efecto de temperatura de color

Mayor contenido y producción de carbohidratos (25% y 38 mgL

-1) en D. salina a 20000°K

en fase estacionaria y exponencial respectivamente.

Osundeko, (2013)

Parachlorella hussi y Chlorella luteoviridis

Aislaron cepas provenientes de aguas residuales municipales.

Remoción de mas de 80% de NH4

+-N y PO4

3-P por ambas

microalgas después del día 5 de cultivo. Productividad de biomasa de 0.77 gL

-1d

-1.

Contenido de lípidos totales de 35.7% 27.7 % por peso de biomasa seca.

Li, (2011) Chrolella kessleri Chlorella protothecoides

Remoción de nutrientes en aguas residuales y producción de biodiesel

Acumulación de biomasa neta 2.01 gL

-1

1.31 gL-1

Amini et al, (2019)

D. salina

Evaluaron la eficiencia de remoción de nitratos y fosfatos en aguas residuales.

La mayor eficiencia de remoción de nitratos y fosfatos fue de 54% y 82% respectivamente, obtenidos en pH7, biomasa 0.05gL

-1 y

concentración inicial de nitrato y fosfato de 350 mgL

-1

El Arroussi et al, (2015)

Dunaliella tertiolecta

1ra. Fase ácido 2,4-Dicloropenoxiacetico 2da. fase aumentó NaCl 0.5M a 2M.

Acumulación biomasa 40%. Lípidos desde 24% a 70%.

Dillschenider et al, (2013)

Phaeodactylum tricornutum

Cultivos en lote con diferentes concentraciones de nitrato

2.48 % a 5.65%, por incremento de nitrógeno disponible. Carbohidratos de 0.3 a 1.7 gL

-1. Lípidos

aumentaron 0.4 a 3.2 gL-1

.

Page 37: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

24

Roleda et al, (2013)

Thalassiosira pseudonana, Odontella aurita, Nannochloropsis oculata, Isochrysis galbana, Chromulina ochromonoides y D. tertiolecta

Efecto de dos temperaturas, 10 y 20°C, y dos regímenes de nutrientes; reducción y lleno, en la producción de biomasa y lípidos.

N. oculata fue la especie más robusta, aumentó la acumulación de lípidos bajo régimen lleno.

Hernández et al, (2015)

Chlorella sorokiniana y Nannochloropsis gaditana Scenedesmus almeriensis

Combinación de hidrólisis ácida e hidrólisis enzimática Después de hidrólisis con ácido sulfúrico

Concentración de monosacárido por g de peso seco de microalga. 128 mg/g 129 mg /g 88 mg/g

Ho et al, (2013)

Chlorella vulgaris FSP-E

Estrategias de hidrólisis y procesos de fermentación para producción de bioetanol

La hidrólisis ácida diluida con ácido sulfúrico de 1%, rendimiento de glucosa casi del 93.6% en una concentración inicial de biomasa de 50 g L

-1

Page 38: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

25

4. JUSTIFICACIÓN

Los efluentes acuícolas son una fuente rica de materia orgánica, compuestos

nitrogenados y fosfatados derivados del alimento que no fue consumido por

organismos en cultivo y que permanecen disueltos en el medio y en

descomposición por otros microrganismos como bacterias, que se convierten en

un problema de calidad de agua en las granjas. No obstante, estos compuestos

pueden ser aprovechados como una fuente de nutrientes para el crecimiento,

desarrollo y producción de las microalgas. Las microalgas son organismos que se

encuentran en todos ambientes acuáticos, son de rápido crecimiento y capaces de

sobrevivir en condiciones de estrés. Ésta característica particular le dá muchas

ventajas de uso sobre otro tipo de organismos acuáticos. Adicionalmente, son

organismos que en su composición celular presentan alto contenido de lípidos y

carbohidratos según especie y condición de cultivo. El cultivo de microalgas en

efluentes residuales acuícolas puede ser una alternativa sustentable y económica

para producción de material de origen natural, sin afectar la demanda de alimento

de origen agrícola que actualmente parte de ella está destinada para producción

de biocombustibles. Entre las ventajas que ofrece la producción de bioetanol

derivado de los carbohidratos de la biomasa microalgal es que el almidón que se

encuentra en las paredes de las microalgas es de fácil fermentación, comparada

con las plantas superiores.

Por otro lado, una buena iluminación como condición de cultivo puede ser

favorable para estimular en la microalga el incremento en la producción de

carbohidratos. Por lo tanto, el cultivo de microalgas en efluente residual acuícola y

bajo una adecuada condición de iluminación, puede representar una alternativa

para la producción de biomasa natural rica en carbohidratos de fácil fermentación

para la producción de bioetanol que satisfagan la demanda de biocombustible, así

como el tratamiento de los efluentes acuícolas; generando doble beneficio para la

sociedad.

Page 39: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

26

5. HIPÓTESIS

El cultivo de Dunaliella salina y Dunaliella tertiolecta en efluente de cultivo de

camarón será una alternativa sustentable para la generación de carbohidratos de

fácil fermentación para la producción de bioetanol y en el tratamiento de los

efluentes.

6. OBJETIVOS

6.1 General

Evaluar el cultivo de microalgas marinas en efluente de camarón a 20000 K para

la producción de bioetanol a partir de los carbohidratos de la biomasa y la

eficiencia de remoción de compuestos nitrogenados y fosfatados en el efluente.

6.2 Específicos

1. Evaluar la densidad celular, producción y productividad de biomasa y

carbohidratos en cultivos de Dunaliella salina y Dunaliella tertiolecta en

efluente de cultivo de camarón y medio Guillard F2.

2. Determinar la eficiencia del cultivo de microalgas en la remoción de

compuestos nitrogenados y fosfatos en el efluente de cultivo de

camarón.

3. Comparar la eficiencia de la hidrólisis ácida para la obtención de

azúcares fermentables.

4. Evaluar el rendimiento en la producción de bioetanol por gramo de

biomasa en la fermentación.

Page 40: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

27

7. ÁREA DE ESTUDIO

El presente trabajo se llevó a cabo en el Laboratorio de Biotecnología de

Microalgas y Bioenergías, el cual se encuentra ubicado en las instalaciones del

Instituto Tecnológico de Boca del Río, en el Km. 12, carretera Veracruz-Córdoba,

Boca del Río, Veracruz, así como también en el Laboratorio de Biotecnología

Enzimática y de Fermentaciones, ubicado en el Instituto Tecnológico Superior de

Tierra Blanca, en Av. Veracruz S/N Esq. Héroes de Puebla, Colonia Pemex, del

municipio de Tierra Blanca, Veracruz.

Figura 6. a) Instituto Tecnológico de Boca del Río, b) Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca.

Page 41: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

28

8. MATERIALES Y MÉTODOS

8.1 Diseño experimental

Se realizó un diseño factorial general A x B x C a dos niveles cada uno (2 x 2 x 2)

tomando como factores el tipo de microalga utilizada, el medio de cultivo y la fase

de crecimiento. El diseño factorial se ve representado en la Tabla 3, se realizaron

ocho tratamientos con tres réplicas, para obtener un total de veinticuatro unidades

experimentales.

Tabla 4. Diseño factorial general 2x2x2.

Tipo de

microalga

Medio de cultivo Fase de crecimiento

Medio

Guillard F/2

(MG)

Efluente de

cultivo de

camarón (Ecc)

Exponencial

(Exp)

Estacionaria

(Est)

Dunaliella salina

(Ds)

Ds/MG Ds/Ecc Ds/MG/Exp

Ds/Ecc/Exp

Ds/MG/Est

Ds/Ecc/Est

Dunaliella

tertiolecta (Dt)

Dt/MG Dt/Ecc Dt/MG/Exp

Dt/Ecc/Exp

Dt/MG/Est

Dt/Ecc/Est

En la tabla 5, se presenta el seguimiento y análisis de variables de respuesta a la

densidad celular, contenido de carbohidratos, producción y productividad de carbohidratos

y biomasa, azúcares reductores totales y producción de bioetanol.

Page 42: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

29

Tabla 5. Variables de respuesta a evaluar en el ensayo.

Tratamiento Densidad

celular

(cel ml-1

)

Contenido de

carbohidrato

s

(%)

Producción Productividad ART*

(g

glucosa

L)

Producción

de bioetanol

(g /g

biomasa)

Biomasa

(mg L-1

)

Carbohidratos

(mgL-1

)

Biomasa

(mgL-1

)

Carbohidratos

(mgL-1

)

Ds/MG/Exp

Ds/Ecc/Exp

Dt/MG/Exp

Dt/Ecc/Exp

Ds/MG/Est

Ds/Ecc/Est

Dt/MG/Est

Dt/Ecc/Est

Nota: * ART Azúcares reductores totales.

8.2 Desarrollo experimental

Para el cumplimiento del objetivo general se plantearon cuatro objetivos

específicos los cuales se desarrollaron en cuatro actividades planteadas.

Actividad 1. En esta actividad se llevó a cabo el mantenimiento y propagación de

cepas para inóculo, así como el arranque de los fotobioreactores experimentales

(tratamientos).

I) Propagación de cepas

Las cepas de Dunaliella salina DUS1 y Dunaliella tertiolecta DUT2 fueron

provenientes del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de

Ensenada, Baja California.

Se inició con inóculos de las microalgas D. salina y D. tertiolecta a un volumen de

50 ml en medio Guillard F/2 (Guillard y Ryther, 1962); bajo condiciones de

Page 43: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

30

temperatura de 20 ± 2°C y una intensidad lumínica de 20000 °K a 100 µmolm-2s-2,

posteriormente se realizó el desdoble de las cepas a diferentes volúmenes de

medio (200 ml, 500 ml y 1000 ml), llevando a cabo conteos de densidad celular

utilizando un hematocitómetro (cámara de Neubauer) por el método Pica-

Granados et al. (2004) para realizar el inóculo en los fotobioreactores en fase de

crecimiento exponencial siguiendo con una densidad celular de 5x105 celmL-1

utilizando la siguiente fórmula:

Cálculo para determinar inóculo:

𝑉2 =𝐶1𝑉1

𝐶2 ………………………………………… Ec.1

Donde:

V1: Volumen de operación en matraz

C1: Densidad celular inicial en el matraz (5x105 celmL-1)

C2: Densidad celular del inóculo en el momento de realizar la inoculación al matraz

(celmL-1)

V2: Volumen de inóculo requerido para el matraz (mL)

II) Diseño e implementación de fotobioreactores

Se realizó el diseño de un sistema de fotobioreactor tubular de cristal con 49 cm

de alto y 15 cm de diámetro, capacidad de 8 L (Figura 5), para el cultivo de las

microalgas Dunaliella salina y Dunaliella tertiolecta en un volumen de cultivo de 3

L.

Figura 7. Fotobioreactor tubular vertical de 8L (en la derecha se observa el diseño del

fotobioreactor).

Fotobioreactor tubular de cristal

Suministro de oxígeno

Toma de muestra

Page 44: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

31

III) Preparación del medios de cultivo (F2, efluente de cultivo de

camarón)

Se procedió a la colecta del efluente de cultivo de camarón de cultivos en

estanques abiertos de la granja “Aquanópolis” localizada en la comunidad de

Salinas, Municipio de Alvarado, Veracruz, y se determinaron los parámetros

fisicoquímicos iniciales (pH, NH4, NO3, NO2, PO4) mediante un equipo multi-

paramétrico marca HANNA Modelo HI83099, para poder conocer los parámetros

iníciales. El efluente colectado se filtró a través de una columna compuesta por

una malla para fitoplancton de 100 µm, algodón y fibra de poliéster (guata) para

remover la materia orgánica del efluente.

Después de filtrar el efluente se colocaron dos litros en cada fotobioreactor, y se

añadió hipoclorito de sodio (0.8 ml/L) durante tres horas con aireación constante

como método para eliminar algún organismo presente en el efluente.

Pasado el periodo de cloración, se neutralizó con tiosulfato de sodio (0.75 g/L)

durante dos horas con aireación constante.

IV) Determinación de la densidad celular en los fotobioreactores

Para el cultivo en fotobioreactores se tomó el inóculo inicial de los cultivos

continuos de 1000 ml en su fase exponencial.

El volumen del inóculo se determinó por medio de conteo celular mediante la

cámara de Neubauer (Pica Granados et al., 2004), utilizando la siguiente

ecuación:

𝑽𝟐 =𝑪𝟏.𝑽𝟏

𝑪𝟐 ………………………………………… Ec.2

Donde:

V1: Volumen de operación en el reactor (3000 mL)

C1: Densidad celular inicial en el reactor (5x105 celmL-1)

V2: Volumen de inóculo requerido para el reactor (mL)

C2: Densidad celular del inóculo en el momento de realizar la inoculación al reactor

(celmL-1).

Page 45: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

32

V) Filtrado de microalgas y determinación de peso seco

Se comenzó pesando una membrana (papel filtro) de 110 mm de diámetro marca

Whatman, que previamente fue secada en estufa a 60°C por 24 horas, y se tomó

registro del peso constante (peso membrana seca, Pms en mg).

Se tomó una muestra de 400 ml de todos los tratamientos (control y efluente de

cultivo de camarón) en la fase exponencial y estacionaria correspondiente a la

cinética de crecimiento y fueron filtradas en las membranas secas.

Se pesaron las membranas con las microalgas filtradas y se hizo el registro del

peso (peso de membrana más microalgas filtradas, Pmm en mg).

La membrana se colocó a la estufa a 60°C por 24 horas, y se registró el peso de la

membrana (peso seco con microalgas, Pmms en mg).

Se aplicaron las siguientes ecuaciones (Ec. 3 y Ec. 4) para determinar la biomasa

en base húmeda (BH) y en base seca (BS) en mg/mL.

BH =[Pmm (mg ) – Pms (mg)]

400 ml ………………………….…………… Ec. 3.

BS =[Pmms (mg ) – Pms (mg)]

400 ml …..……………………..……………. Ec. 4.

VI) Determinación de carbohidratos totales (Dubois et al., 1956)

Todo el material ocupado, se lavó con ácido clorhídrico al 10%, enjuagado

suficientemente con agua destilada y secado en estufa.

Se utilizaron muestras filtradas de 400 ml de cada cultivo, se determinó el peso

seco de la biomasa. Posteriormente, el filtro con la biomasa se colocó en un tubo

de ensayo con tapón de rosca.

Se agregó 1 ml de H2SO4, 1.0 M (Whyte, 1987) y se mantuvo a temperatura

ambiente hasta que todos los tubos contenían el ácido.

Se maceró el filtro con una varilla limpia, y se llevó al sonicador durante 5 min.

Page 46: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

33

Posteriormente se agregaron 4 ml de H2SO4 1.0 M (en total son 5 ml de H2SO4

1.0 M).

Se colocaron los tubos tapados individualmente con papel aluminio en un termo-

baño a 100°C durante 1 h.

Se procedió a retirar los tubos del baño y se dejaron en reposo hasta que

alcanzaron temperatura ambiente.

Una vez a temperatura ambiente los tubos fueron centrifugados a 4000 rpm/10°C

por 15 min.

Se separó el extracto ácido con una pipeta Pasteur limpia, teniendo cuidado de no

resuspender la pastilla celular adherida al fondo del tubo, se midió el volumen total

y se colocó en un tubo limpio.

Se tomó 1 ml del extracto ácido.

Se agregó 1 ml de fenol al 5% y se mezcló.

Se dejó reposar 40 minutos.

Posteriormente se agregaron lentamente 5 ml de H2SO4 concentrado en una

campana de extracción. NOTA: El tubo se inclina al agregar el ácido concentrado

y es necesario mezclar con una varilla de vidrio para que no exista pérdida por

evaporación (López-Elías et al., 1992). Se dejó enfriar a temperatura ambiente.

Se tomó lectura a 490 nm, calibrando el espectrofotómetro con un blanco que fue

preparado de la misma manera, sustituyendo el extracto ácido de la muestra con 1

mL de H2SO4 1M.

Ecuaciones para determinar el porcentaje de carbohidrato (CHO) en una

muestra de microalgas

Los cálculos necesarios para obtener el contenido total absoluto ( µm/mL) o

relativo (% de peso seco) se realizan considerando los datos de peso de la

muestra de microalga liofilizada, el volumen total del extracto ácido, el volumen del

extracto ácido utilizado para la cuantificación de los carbohidratos y la ecuación de

la recta de calibración.

Page 47: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

34

Datos importantes para el cálculo:

a) Peso seco (biomasa liofilizada) (Ps)

b) Volumen extracto ácido (VE)

c) Volumen muestra (Vm)

d) "m"

f) A490nm

La ecuación para la cuantificación de carbohidratos es la siguiente:

% Carbohidratos = [[(m • A490nm) /Vm]•VE] I Ps• 100

Actividad 2. Determinación de la eficiencia del cultivo de microalgas en la

remoción de compuestos nitrogenados y fosfatos en el efluente camarón.

Se tomaron muestras de efluente de los cultivo de microalgas en los

fotobioreactores cada 2 días y se analizaron los parámetros fisicoquímicos

(temperatura, pH, NH4, NO3, NO2, PO4) mediante un equipo multi-paramétrico

marca HANNA Modelo HI83099, para determinación del comportamiento dinámico

y la eficiencia de remoción de contaminantes en los sistemas por parámetro.

Para determinar la eficiencia de remoción específica de contaminantes se utilizó la

ecuación 5.

𝜂 (%) =(𝑃𝑖−𝑃𝑓)

(𝑃𝑖)𝑥 100 ……..………………………………………………………………Ec. 5.

Donde:

Pi= Valor inicial del parámetro.

Pf= Valor final del parámetro.

η (%): Eficiencia de remoción específica.

Actividad 3. Determinación de la eficiencia de la hidrólisis ácida para la obtención

de azúcares fermentables.

Page 48: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

35

VII) Hidrólisis ácida (H2SO4)

Se llevó a cabo la hidrólisis ácida de la biomasa microalgal de D. salina, se usó

H2SO4 (pureza mayor al 98 %) a diferentes concentraciones; 4%, 6%, y 8 % en

muestras de 1:8 m/v, se pesaron 3 g de biomasa seca (Bs) para cada muestra y

se le adicionaron 24 mL de H2SO4 a la concentración deseada.

Preparación de las distintas concentraciones:

25 mL H2SO4 al 4% 4% concentracion buscada

98% pureza del ácido

(25𝑚𝐿)(4%)

98%= 1.02 mL de H2SO4 en

23.98 mL de agua

25 mL H2SO4 al 6% 6% concentracion buscada

98% pureza del ácido

(25𝑚𝐿)(6%)

98%= 1.53 mL de H2SO4 en

23.47 mL de agua

25 mL H2SO4 al 8% 8% concentracion buscada

98% pureza del ácido

(25𝑚𝐿)(8%)

98%= 2.04 mL de H2SO4 en

22.95 mL de agua

Los ensayos se llevaron a cabo en frascos de vidrio con tapa de 250 mL, la

concentración del H2SO4 y la temperatura fueron seleccionados de acuerdo a

Harun y Danquah, (2011) y Ho et al. (2013). La solución se colocó en el autoclave

a 121 ºC 15 psi por 30 minutos. . Posteriormente se dejó enfriar para neutralizar

pH a 6.5 ó 7 con hidróxido de sodio. Fue necesario centrifugar la muestra a 5,000

rpm por 10 minutos.

Se ensayó también un control usando H2SO4 seguido por tratamiento en autoclave

(121 ºC, 15 psi por 30 min). Dicha biomasa hidrosoluble o licor fue tratada según

el método DNS (3,5-dinitrosalicilato) para determinar la concentración de azúcares

reductores totales (ART).

Page 49: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

36

VIII) Desarrollo de la reacción del DNS

En tubo de ensaye se colocaron 0.5 mL de la muestra con 0.5 mL del reactivo

DNS (3,5-dinitrosalicilato), se mezclaron utilizando vórtex.

Se llevaron a baño María (100°C) por 5 minutos y se dejó enfriar a temperatura

ambiente.

Se agregaron 5 mL de agua destilada fría, se agitó en vórtex.

Se realizó lectura en el espectrofotómetro a 540 nm.

El blanco se preparó sustituyendo la muestra por 0.5 mL de agua destilada y se

siguió el mismo tratamiento.

NOTA: las muestras debían estar en un rango de 0.200 y 0.800 nm. Si las

muestras se observaban oscuras, es decir, color rojo intenso, se debía hacer

diluciones, ya que mayor coloración indica presencia de más azúcares.

IX) Curva patrón de glucosa

Se preparó la solución patrón de glucosa a las siguientes concentraciones: 0.2,

0.4, 0.6, 0.8 y 1.0 g L-1. Se desarrolló la reacción con el reactivo DNS según

método.

Tabla 6. Absorbancia a 540 nm de muestras de concentración de azúcares

fermentables conocidas.

Concentración de muestras

g L-1 (Glucosa)

Promedio lectura 540

nm

0.2 0.094±0.0042

0.4 0.199±0.0042

0.6 0.320±0.0042

0.8 0.422±0.0014

1.0 0.537±0.0028

Page 50: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

37

Figura 8. Curva DNS concentración de glucosa y absorbancia a 540 nm.

Una vez que el almidón se transformó en glucosa, maltosa y dextrina, se introdujo

la levadura para la fermentación y transformación de los azúcares en etanol.

Actividad 4. Evaluación del rendimiento en la producción de bioetanol por gramo

de biomasa en la fermentación.

X) Sacarificación de carbohidratos de microalgas

El almidón de la microalga se liberó de las células por la acción de un equipo de

ruptura celular como los homogenizadores de alta presión, en este caso, la

hidrólisis ácida. La concentración seleccionada con mayor rendimiento fue H2SO4

al 8%.

y = 0.5545x - 0.0183 R² = 0.9995

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

Ab

sorb

anci

a 5

40

nm

Concentración de glucosa (g L-1)

Page 51: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

38

XI) Fermentación de la glucosa en microalgas con Saccharomyces

cerevisiae

Para la fermentación de la biomasa hidrosoluble o licor, se utilizó la levadura

Saccharomyces cerevisiae, cepa obtenida del laboratorio de alimentos del Instituto

Tecnológico Superior de Tierra Blanca.

Se prepararon 70 mL de medio para levadura.

Se esterilizó en autoclave 15 minutos a 121°c. Se dejó enfriar.

La biomasa hidrosoluble, fue inoculada con el pre-cultivo de levadura y cultivada

anaeróbicamente a 31 ºC, 150 rpm por 24 h. Para la determinación de etanol,

azúcares totales y contenido de glucosa en el caldo de fermentación se tomaron

muestras cada tres horas (Guo et al., 2013).

XII) Determinación de etanol por HPLC (High performance liquid

chromatography- Cromatografía líquida de alto rendimiento)

La concentración de etanol se determinó por Cromatografía de líquidos, utilizando

un equipo HPLC Waters e2695 alliance, flujo 0.8 mL/min, 40 °C. Se empleó una

columna BioRad, Aminex hpx-87h. El equipo mencionado y utilizado pertenece al

laboratorio de alimentos del Instituto Tecnologico Superior de Tierra Blanca.

Productividad= cantidad máxima de etanol

tiempo en horas gL−1h−1

Rendimiento= etanol final−etanol inicial

glucosa inicial−glucosa final

XIII) Preparación de muestras para HPLC

Las muestras fueron congeladas hasta el momento de realizar el pretratamiento.

Se descongelaron las muestras, posteriormente fueron centrifugadas a 5,000 rpm

por 10 minutos, el sobrenadante fue colocado en tubo limpio.

Se agregaron 0.24 g de sulfato de zinc y 0.23 g de óxido de bario (los compuestos

fueron añadidos en el orden mencionado), para preparar 5 mL de solución 0.3 M.

Page 52: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

39

Se dejó reposar 10 minutos para propiciar la precipitación. Fue centrifugado una

vez mas para tomar 1 mL de sobrenadante y colocarlo en un tubo limpio.

Se hicieron diluciones con 1 mL de muestra y 3 mL de agua purificada, obteniendo

así dilución 4. Si las muestras se observaban amarillas, se procedía a hacer

diluciones mayores.

Análisis estadístico

Se realizó un Análisis de Varianza (ANOVA) con un Intervalo de confianza del

95% (α=0.05), utilizando el Software: StatSoft® Statistica V 7.0.

Page 53: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

40

9. RESULTADOS

Los resultados que se presentan a continuación corresponden al cumplimiento de

cada uno de los objetivos específicos.

a) Evaluación de la densidad, producción y productividad de biomasa y

carbohidratos en cultivos de Dunaliella salina y Dunaliella tertiolecta en

efluente de cultivo de camarón y medio Guillard F/2.

Se observó que el medio F2 es el que produjo la mayor densidad celular,

independientemente de la especie; sin embargo al comparar la densidad celular

entre ambas microalgas en el medio F2, se observó que D. salina presentó la

mayor densidad (5.1X106 cél mL-1) durante las dos fases de crecimiento

En el medio F2 el contenido de carbohidratos (46%) fue mayor en D. salina en

fase estacionaria, pero similar a D. tertiolecta (41%) en fase exponencial. En

ambos medios (F2 y ECC) y durante la fase exponencial D. salina no presentó

diferencia significativa en el contenido de carbohidratos.

Con respecto a la producción de biomasa, D. salina en medio F2 fue

significativamente superior a D. tertiolecta para ambas fases de crecimiento,

siendo mayor en D. salina (173 mg L-1), durante la fase estacionaria.

Es importante mencionar que en la producción de carbohidratos hubo notable

diferencia significativa entre las dos microalgas en medio F2 durante la fase

estacionaria, obteniendo 79 mg L-1 para D. salina (Tabla 7).

En la productividad de biomasa D. salina mostró diferencia significativa con

respecto D. tertiolecta en medio F2 en ambas fases de crecimiento; sin embargo

D. salina no presenta diferencias significativas en ambas fases de crecimiento (23-

22 mg L-1 día -1).

Page 54: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

41

Tabla 7. Crecimiento celular, producción y productividad de biomasa y carbohidratos en cultivos de D. salina y D. tertiolecta en efluente de cultivo de camarón y

medio F/2 Guillard a temperatura cromática 20000°K.

Nota: a: dato de mayor valor en D. salina, b: dato de mayor valor en D. tertiolecta.

Microalga Medio de

cultivo

Fase de crecimiento

Promedio

(cél mL-1

)

% de carbohidratos

Producción de biomasa

(mg L-1

)

Producción de

carbohidratos

(mg L-1

)

Productividad de biomasa

(mg L-1

d-1

)

Productividad de

carbohidratos

(mg L-1

d-1

)

Dunaliella

salina Medio

F/2 Guillard

Exponencial 4.1X106 ± 87.09 35.89 ± 0.55 115.25 ± 8.85 66.79 ± 0.90 23.05± 1.77

a 6.36 ± 0.18

Estacionaria 5.1 X106 ± 84.87

a 46.06 ± 5.79

a 173.17 ±23.03

a 78.88 ± 0.44

a 21.65 ± 2.88 9.86 ± 0.06

a

Efluente de cultivo

de camarón

Exponencial 6.5 X105 ± 46.37

6.71 ± 2.15 21.25 ± 1.39 1.42± 0.40 4.25 ± 0.28 0.28 ± 0.08

Estacionaria 6.8 X105 ± 46.86 7.94 ± 1.53 35.33 ± 4.13 2.77 ± 0.35 4.42 ± 0.52 0.35 ± 0.04

Dunaliella tertiolecta

Medio F/2

Guillard

Exponencial 3.3 X106 ± 43.22 40.63 ± 2.612

b 44.17 ± 14.22 17.76 ± 4.91

b 8.83 ± 2.84

b 3.55 ± 0.98

b

Estacionaria 3.7 X106 ± 65.53

b 25.30 ± 2.404 67.08 ± 34.19

b 16.52 ± 6.98 8.39 ± 4.27 2.07 ± 0.87

Efluente de cultivo

de camarón

Exponencial 7.7 X105 ± 51.61 6.46 ± 1.414 35.83 ± 2.53 2.33 ± 0.60 7.17 ± 0.51 0.47 ± 0.12

Estacionaria 8.6 X105 ± 53.71 9.79 ± 2.82 39.25 ± 9.97 3.66 ± 0.15 4.91 ± 1.25 0.46 ± 0.02

Page 55: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

42

b) Determinar la eficiencia del cultivo de microalgas en la remoción de

compuestos nitrogenados y fosfatos en el efluente de cultivo de camarón.

En general, no se encontraron diferencias significativas entre los días de

crecimiento para las variables evaluadas en cada una de las especies. Se observó

que en Dunaliella salina los parámetros evaluados presentaron mayor variación y

valores promedio más altos que en el cultivo de D. salina. Al parecer la especie

que mejor removió los nitratos fue D. tertiolecta ya que al día 10 de crecimiento, el

valor fue de 0.60±0.34 mientras que D. Salina presento un valor de 14.77±2.48.

El pH fue un parámetro que se estuvo monitoreando durante el cultivo de las

microalgas en efluente de cultivo de camarón, en general, en ambas microalgas

fue neutro, terminando con diferencia significativa entre D. salina y D. tertiolecta

en el día ocho y diez (Figura 9). Por otro lado, la determinación de amonio mostró

diferencia significativa en los días cuatro y seis, resultando mayor en D. tertiolecta

(Figura 10).

Figura 9. Medición de pH durante el crecimiento de D. salina y D. tertiolecta en efluente

de cultivo de camarón.

Microalga*Días de crecimiento; LS Means

Wilks lambda=.05637, F(25, 75.799)=3.5435, p=.00001

Vertical bars denote 0.95 confidence intervals

Microalga

D. salina

Microalga

D. tertiolecta0 2 4 6 8 10

Días de crecimiento

7.0

7.2

7.4

7.6

7.8

8.0

8.2

8.4

pH

Page 56: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

43

Figura 10. Concentraciones de amonio (NH4) durante el crecimiento de D. salina y D.

tertiolecta en efluente de cultivo de camarón.

En la Figura 11, se observa la concentración de nitratos, la cual, no mostró

diferencia significativa durante los diez días de cultivo entre ambas microalgas.

Figura 11. Concentraciones de nitrato (NO3) durante el crecimiento de D. salina y D.

tertiolecta en efluente de cultivo de camarón.

Microalga*Días de crecimiento; LS Means

Wilks lambda=.05637, F(25, 75.799)=3.5435, p=.00001

Vertical bars denote 0.95 confidence intervals

Microalga

D. salina

Microalga

D. tertiolecta0 2 4 6 8 10

Días de crecimiento

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

NH

4 (

mg

L-1

)

Microalga*Días de crecimiento; LS Means

Wilks lambda=.07922, F(25, 75.799)=2.9680, p=.00015

Vertical bars denote 0.95 confidence intervals

Microalga

D. salina

Microalga

D. tertiolecta0 2 4 6 8 10

Días de crecimiento

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

NO

3 (

mg

L-1

)

Page 57: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

44

Cabe señalar que en la concentración de nitritos no hubo diferencia significativa

durante todos los días de cultivo (Figura 12).

Figura 12. Concentraciones de nitrito (NO2) durante el crecimiento de las microalgas D.

salina y D. tertiolecta en efluente de cultivo de camarón.

Respecto a la concentración de fosfato, no hubo diferencia significativa entre

ambas microalgas (Figura 13).

Figura 13. Concentraciones de fosfato (PO4) durante el crecimiento de las microalgas D.

salina y D. tertiolecta en efluente de cultivo de camarón.

Microalga*Días de crecimiento; LS Means

Wilks lambda=.07922, F(25, 75.799)=2.9680, p=.00015

Vertical bars denote 0.95 confidence intervals

Microalga

D. salina

Microalga

D. tertiolecta0 2 4 6 8 10

Días de crecimiento

-0.01

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

NO

2 (

mg

L-1

)

Microalga*Días de crecimiento; LS Means

Wilks lambda=.07922, F(25, 75.799)=2.9680, p=.00015

Vertical bars denote 0.95 confidence intervals

Microalga

D. salina

Microalga

D. tertiolecta0 2 4 6 8 10

Días de crecimiento

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

PO

4 (m

g L

-1)

Page 58: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

45

En las tablas 8 y 9 se muestran los parámetros determinados durante el cultivo de

D. salina y D. tertiolecta en efluente de cultivo de camarón.

Tabla 8. Determinación de parámetros (mg L-1) durante el crecimiento de Dunaliella salina

en efluente de cultivo de camarón.

Parámetros en el crecimiento de Dunaliella salina en efluente de cultivo de camarón

Días de crecimiento pH Amonio (NH4) Nitratos (NO3) Nitritos (NO2) Fosfatos (PO4)

0 7.93± 0.02 1.22±0.03 14.80±4.36 0.02±0.01 0.35±0.01

2 8.00±0.00 0.73±0.01 15.10±1.42 0.02±0.00 0.32±0.09

4 8.03±0.04 1.06±0.02 10.87±3.27 0.04±0.00 0.24±0.04

6 7.93±0.07 1.09±0.01 8.60±2.37 0.03±0.00 0.65±0.06

8 8.03±0.04 1.21±0.03 6.70±1.52 0.03±0.00 0.66±0.02

10 7.57±0.05 1.32±0.07 14.77±2.49 0.02±0.00 0.47±0.08

Promedio 7.92±0.04 1.11±0.03 11.81±2.57 0.03±0.00 0.45±0.05

Tabla 9. Determinación de parámetros (mg L-1) durante el crecimiento de Dunaliella

tertiolecta en efluente de cultivo de camarón.

Parámetros en el crecimiento de Dunaliella tertiolecta en efluente de cultivo de camarón

Días de crecimiento pH Amonio (NH4) Nitratos (NO3) Nitritos (NO2) Fosfatos (PO4)

0 7.93±0.02 1.20±0.02 13.70±4.03 0.02±0.01 0.34±0.00

2 7.90±0.00 0.84±0.01 11.10±3.21 0.01±0.00 0.11±0.02

4 7.73±0.02 1.60±0.04 0.10±0.06 0.03±0.01 0.25±0.06

6 7.70±0.00 2.05±0.02 0.00±0.00 0.04±0.00 0.84±0.05

8 7.60±0.03 1.54±0.13 2.43±1.40 0.03±0.00 0.43±0.03

10 7.27±0.02 1.10±0.00 0.60±0.35 0.03±0.00 0.48±0.03

Promedio 7.69±0.02 1.39±0.04 4.66±1.51 0.03±0.00 0.41±0.03

Los porcentajes de remoción de D. salina y D. tertiolecta son mostrados en la

Tabla 10

Page 59: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

46

Tabla 10. Determinación de remoción de compuestos por D. salina y D. tertiolecta en

efluente de cultivo de camarón

Porcentaje de eficiencia de remoción específica de D. salina y D. tertiolecta

cultivadas en efluente de cultivo de camarón

D. salina D. tertiolecta

Amonio (NH4) 0 8.33

Nitratos (NO3) 0.22 95.62

Nitritos (NO2) 0 0

Fosfatos (PO4) 0 0

Actividad 3. Determinación de la eficiencia de la hidrólisis ácida para la obtención

de azúcares fermentables.

a) Hidrólisis ácida (H2SO4)

Se utilizaron concentraciones de ácido sulfúrico de 4, 6 y 8 % para determinar

concentración de glucosa de D. salina, obteniendo mayor en 8% (Tabla 11).

Tabla 11. Concentraciones de hidrólisis ácida en Dunaliella salina y concentración de

glucosa (g L-1).

Concentración % de H2SO4

Biomasa seca (g)

Relación m:v g:ml

Promedio lectura 540 nm

Promedio

concentración

de glucosa (g

L-1)

4 3 1:8 0.272±0.0014 1.0849±0.0536

4 3 1:8 0.293±0.0057

6 3 1:8 0.2775±0.0078 1.2690±0.2196

6 3 1:8 0.213±0.0014

8 3 1:8 0.288±0.0141 2.3142±0.1479

8 3 1:8 0.317±0.0014

Page 60: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

47

Actividad 4. Evaluación del rendimiento en la producción de bioetanol por gramo

de biomasa en la fermentación.

a) Sacarificación de carbohidratos de microalgas

La biomasa de S. cerevisiae fue medida por densidad óptica en el

espectrofotómetro, obteniendo mayor dato a las 24 horas de cultivo (Tabla 12 y

Figura 14).

Tabla 12. Biomasa Saccharomyces cerevisiae medida en densidad óptica a 620 nm por

24 horas de cultivo.

Tiempo (h) Biomasa (Do)

0 0.622±0.00

0.5 0.617±0.01

1 0.608±0.00

2 0.599±0.02

3 0.611±0.01

4 0.603±0.00

6 0.645±0.00

8 0.693±0.01

11 1.002±0.11

14 1.456±0.15

17 2.628±0.33

21 4.095±0.33

24 5.270±0.41

Page 61: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

48

Figura 14. Comportamiento de S. cerevisiae durante el ensayo.

b) Determinación de etanol por HPLC (High performance liquid

chromatography-Cromatografía Líquida de Alta Eficacia) en la fermentación

de glucosa microalgal con S. cerevisiae.

Durante la fermentación de glucosa microalgal con S. cerevisiae, la mayor

producción de bioetanol fue a las 17 h, mientras que la glucosa fue consumida en

su totalidad a las 21 h (Figura 15)

La productividad obtenida fue 0.049 g L-1 h-1, mientras que el rendimiento fue de

0.132 g L-1 etanol/ g L-1 glucosa. Considerando que por cada 3 g de biomasa la

concentración de glucosa es de 2.3 g (Tabla 11), el Rendimiento de g etanol/g de

biomasa fue de 0.11

0.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Bio

mas

a (D

o)

Tiempo (h) S. cerevisiae

Page 62: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

49

Figura 15. Producción de bioetanol y consumo de glucosa por S. cerevisiae.

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

0 3 6 8 11 14 17 21

Co

nce

ntr

ació

n (

g L-1

)

Tiempo (hr)

Glucosa Etanol

Page 63: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

50

10. DISCUSIÓN

a) Evaluación de la densidad, producción y productividad de biomasa y

carbohidratos en cultivos de Dunaliella salina y Dunaliella tertiolecta en

efluente de cultivo de camarón y medio Guillard F/2.

Respecto a la densidad celular, D. salina cultivada en el medio F2, quien presentó

valores más altos de células (5.1X106 cél mL-1) en ambas fases (exponencial y

estacionaria). Es importante señalar que la preparación del medio F2 de acuerdo

Guillard y Ryther, 1962, incluye compuestos nitrogenados y fosfatados como el

nitrato de sodio y fosfato de sodio monobásico dihidrato, respectivamente, además

de solución de metales traza y vitaminas, por lo que cuentan con todos los

nutrientes necesarios para el crecimiento celular de la microalga, lo que no sucede

con el efluente de cultivo de camarón, ya que se tuvo que agregar solución de

metales traza y vitaminas, y compuestos nitrogenados y fosfatos dependieron de

la cantidad presente en el efluente. Lo anterior pudo haber afectado que el

desempeño de las algas en este medio de cultivo haya sido menor, Páez Osuna

(2001), menciona en los sistemas de cultivo de la camaronicultura la ruta de salida

más importante de nitrógeno y fosforo es a través de los efluentes de descarga,

pero también se da a través de la volatilización del amonio, la denitrificación y la

acumulación del nitrógeno en los sedimentos, por lo que puede haber una

carencia de estos elementos. Por otro lado, como lo menciona Marín (2003), los

fosfatos son indispensables para la vida de algas y plantas acuáticas, siendo

habitualmente factor limitante en su crecimiento, en la medición de dicho

compuesto al inicio y durante el cultivo, el efluente de cultivo de camarón no

mostró presencia del mismo, por lo cual, ésta ausencia, pudo afectar la densidad

celular de las microalgas.

Respecto al contenido de carbohidratos, el mayor contenido (46%) se obtuvo en

D. salina en medio F2 en fase estacionaria, este dato fue por arriba del resultado

por Pavón-Suriano (2017) quien cultivó la misma microalga en medio F2 a

temperatura cromática 20000°K pero en fotobioreactores hexagonales de acrílico

Page 64: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

51

de 8L, obteniendo 25.37%, por lo cual se observa que pueda deberse a la

diferencia en el diseño y material del fotobioreactor.

Por otro lado, la producción de biomasa y carbohidratos y productividad de

carbohidratos, se mostró mayor en D. salina en F2 durante fase estacionaria (173

mg L-1, 79 mg L-1 y 10 mg L-1 día -1), nuestro valor de producción de carbohidratos

fue mayor al de Neri-Gallardo (2015), quien cultivó D. salina en medio F2 con

LEDs y obtuvo 54.37 mg L-1, con lo cual nuestra investigación refleja la mejora de

esta producción con la temperatura cromática a 20000°K, asimismo, nuestra

productividad de carbohidratos fue mayor a la obtenida por Ji, et al (2015), quienes

obtuvieron 5.15 mg L-1 día -1 con Scenedesmus obliquus, utilizando agua residual

municipal con la adición de 5% de CO2 artificial en su cultivo.

b) Determinar la eficiencia del cultivo de microalgas en la remoción de

compuestos nitrogenados y fosfatos en el efluente de cultivo de camarón

Una de las fuentes de la presencia de nitratos en aguas es debido a la

descomposición de materiales vegetales y animales, aunque la formación del ión

nitrato representa que se ha completado el ciclo de nitrógeno, ya que éstos son

consumidos por el fitoplancton de agua dulce o agua salada (Marín, 2003), por

esto, es importante mencionar que el efluente de cultivo de camarón procedía de

estanques de camarones reproductores, los cuales se encontraban en

mantenimiento, es decir, la alimentación no se enfoca a engordar a los organismos

sino mas bien, a mantener su peso y tamaño, por lo cual la presencia de

compuestos como nitratos pudo verse reflejada en bajas concentraciones de los

mismos, sin embargo, el comportamiento de las microalgas varió, mostrando a D.

tertiolecta con alta capacidad de remoción, mientras que D. salina no mostró

remoción.

Chlorella vulgaris es una de las microalgas experimentadas para la remoción de

compuestos nitrogenados, como lo mencionan Kim et al (2010), quienes utilizaron

esta microalga para remover nitrógeno en forma de amoniaco e iones amonio

provenientes de efluente de aguas residuales, mientras que Gutwinski y Cema

(2016), mostraron que C. vulgaris fue eficiente en la remoción de nitrógeno y

Page 65: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

52

fosforo en agua de desecho, aunque Hee-Jeong y Seung-Mok (2013) refieren que

al utilizar la microalga mencionada en la remoción en aguas residuales con

concentraciones bajas de nitrógeno amoniacal; ésta es completa, pero al

aumentar la concentración de dichos compuestos, la remoción disminuyó a 50, e

incluso a 32%. Con lo anterior, C. vulgaris, es una de las microalgas de ambiente

dulceacuícola generalmente empleada para remoción de compuestos ya sea

nitrogenados o fosfatados mayormente en aguas residuales, sin embargo, también

se generan grandes cantidades de efluentes de aguas marinas, como son los

provenientes de la camaronicultura, por lo cual, proponer microalgas salinas que

pueden remover compuestos es de suma importancia, como fue la investigación

realizada por, Chinnasamy et al (2010), en la cual utilizaron agrupación de 15

algas nativas, tanto dulceacuícolas como marinas, entre ellas, D. tertiolecta,

obtenidas de la carpeta industrial de aguas residuales, con las cuales, removieron

96% de nutrientes (fosfatos y nitratos) en 72 horas, por lo cual D. tertiolecta, al ser

microalga marina y mostrarnos que pudo remover 95 % de nitratos en efluente de

cultivo de camarón, nos da opción para aprovechar y remover los nutrientes

contenidos en dicho efluentes antes de ser vertidos a cuerpos acuíferoscomo el

mar o lagunas costeras, dando como resultado efluentes con menores

concentraciones de compuestos y ayudando al cuerpo acuífero a mantener

equilibrio natural .

c) Evaluación del rendimiento en la producción de bioetanol por gramo de

biomasa en la fermentación.

En este trabajo, la concentración inicial de glucosa fue de 7 g L-1 alcanzando 7.49

g L-1 como mayor concentración, mostrando declive de la misma a las 14 horas,

por otro lado, se presentó 1.04 g L-1 como concentración más elevada de etanol,

el cual disminuyó marcadamente a las 24 horas, al no haber presencia de sustrato

(glucosa), obteniendo productividad de 0.049 g L-1 h-1 y rendimiento de 0.132 g

etanol/ g glucosa y un rendimiento de 0.11 g etanol/ g biomasa. De acuerdo a

Faife Perez et al (2012), la acumulación de lípidos en D. salina va de 9.2 a 47.2%,

aunque en este trabajo se obtuvo producción de carbohidratos para obtención de

Page 66: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

53

etanol, ésta producción fue baja, confirmando que para esta microalga es mucho

menor la acumulación de carbohidratos si se compara con lípidos. Garatachia

(2018) obtuvo 1.46 g L-1 de etanol a las 10 horas de fermentación, 0.167 g etanol/g

biomasa de rendimiento en C. vulgaris utilizando también S. cerevisiae, aunque se

tratan de dos microalgas de diferentes ambientes, las condiciones de hidrólisis

fueron semejantes en el tiempo y ácido utilizado, y los resultados de etanol tienen

similitudes, aunque varían los tiempos en que se presentaron. Por otro lado, Ho, et

al (2013) evaluó el potencial de carbohidratos de Chlorella vulgaris FSP-E como

materia prima de carbohidratos para producción de bioetanol empleando

Zymomonas mobilis, con la hidrólisis ácida diluida de ácido sulfúrico al 1%,

teniendo 50 g L-1 de concentración inicial de biomasa algal, obteniendo; 23.6 g L-1

de glucosa, 11.66 g L-1 de etanol y 0.233 de rendimiento de etanol, con lo anterior

se puede atribuir actividad superior de Z. mobilis por mayor afinidad a los sustratos

o por el metabolismo propio comparado con S. cerevisiae, es importante hacer

mención que las concentraciones de etanol pueden variar de acuerdo a las

condiciones empleadas en la hidrólisis.

Page 67: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

54

11. CONCLUSIÓN

Dunaliella salina mostró los mejores resultados en cuanto a densidad celular,

contenido, producción productividad de biomasa y carbohidratos .

Dunaliella tertiolecta mostró los valores más altos de remoción de nitratos y

amonio, capacidad que puede ser empleada para tratar efluentes derivados del

cultivo de camarón antes de ser vertidos a cuerpos naturales.

Se obtuvo etanol derivado de glucosa proveniente de carbohidratos producidos

por la microalga marina D. salina, sin embargo la producción de carbohidratos es

baja.

Page 68: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

55

12. REFERENCIAS

1. Álvarez, M. C. (2009). Biocombustibles desarrollo histórico-tecnológico, mercados

actuales y comercio internacional. Núm. 359. Julio-Agosto. 63-89.

2. Amini, M., Amini khoei, Z., Erfani far, E. (2019). Nitrate (NO3−) and phosphate

(PO43−) removal from aqueous solutions by microalgae Dunaliella salina.

Biocatalysis and Agricultural Biotechnology

3. Anuario estadístico de acuacultura y pesca (2017). Comisión Nacional de

Acuacultura y Pesca.

4. Bahadar, A., Bilal, K. M. (2013). Progress in energy from microalgae: A Review.

Renewable and Sustainable Energy Reviews. 27: 128-148.

5. Bardach, J. E., Ryther, J. H., Mclarney, W. O. (1986). Acuacultura crianza y cultivo

de organismos marinos y de agua dulce. AGT Editor, S. A. México. 741 pp.

6. Bharathiraja, B., Chakravarthy, M., Ranjith, K. R., Yogendran, D., Yuvaraj, D.,

Jayamuthunagai, J., Praveen, K. R., Palani, S. (2015). Aquatic biomass (algae) as

a future feed stock for bio-refineries: a review on cultivation, processing and

products. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 47:634-653.

7. Bonnefond, H., Moelants, N., Talec, A., Bernardb, o., Sciandra, A. (2016).

Concomitant effects of light and temperature diel variations on the growth rate and

lipid production of Dunaliella salina. Algal Research. 14. 72–78.

8. Carta Nacional Acuícola. (2013). Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo

Rural, Pesca Y Alimentación.

9. Chen, C-Y., Zhao, X-Q., Yen, H-W., Ho, S-H., Cheng, C-L., Lee, D-J., Bai, F-W.,

Chang, J-S. (2013). Microalgae-based carbohydrates for biofuel production.

Biochemical Engineering Journal. 78:1-10.

10. Chinnasamy S., Bhatnagar A., Hunt, R. W., Das, K. C. (2010) Microalgae

cultivation in a wastewater dominated by carpet mill effluents for biofuel

applications. Bioresource Technology. 101. 3097–3105.

11. Dillschneider, R., Steinweg, C., Rosello-Sastre, R., Posten, C. (2013). Biofuels

from microalgae: Photoconversion efficiency during lipid accumulation. Bioresource

Technology. 142:647-654.

12. El Arroussi, H. E., Benhima, R., Bennis, I., Mernissi, N. E., Wahby, I. (2015).

Improvement of the potential of Dunaliella tertiolecta as a source of biodiesel by

auxin treatment coupled to salt stress. Renewable Energy. 77:15-19.

Page 69: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

56

13. Faife-Pérez, E., Otero Rambla, M. A., Álvarez-Delgado, A. (2012). Producción de

biodiesel a partir de microorganismos oleaginosos. Una fuente de energía

renovable (Parte II: Microalgas). ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de

Azúcar. 46(3). 26-35.

14. FAO 2018. El estado mundial de la pesca y la acuicultura 2018. Cumplir con los

objetivos de desarrollo sostenible. Roma. Licencia CC BY-NC-SA 3.0 IGO.

15. FAO 2016.Anuario. Estadística de pesca y acuicultura 2016. Roma. 104 pp.

16. Fernández-Linares, L. C., Montiel-Montoya, J., Millán-Oropeza, A., Badillo-Corona,

J. A. (2012). Producción de biocombustibles a partir de microalgas. Ra Ximhai, Vol.

8, Núm. 3b, Septiembre-Diciembre. 101-115.

17. Galvis, J. M. (2009). Estudio del proceso de fermentación de glucosa para la

producción de bioetanol a partir de levaduras nativas. Universidad industrial de

Santander. 63 pp.

18. García-González, M., Moreno, J., Manzano, J. C., Florencio, F. J., Guerrero, M. G.

(2005). Production of Dunaliella salina biomass rich in 9-cis-β-carotene and lutein

in a closed tubular photobioreactor. Journal of Biotechnology. 115:81-90.

19. Garatachia, M. V. (2018). Comparacion de dos cultivos de microalgas en efluente

residual acuícola para la producción de bioetanol a partir de biomasa (Tesis de

maestría). Instituto Tecnológico de Boca del Río. Veracruz

20. Garibay, H. A., Vázquez-Duhalt, R., Sánchez, S. M. P., Serrano, C. L., Martínez, J.

A. (2009). Biodiesel a partir de microalgas. BioTecnología. 13(3): 38-60.

21. Georgianna, D. R., Hannon, M. J., Marcuschi, M., Wu, S., Botsch, K., Lewis, A. J.,

Hyun, J., Mendez, M., Mayfield, S. P. (2013). Production of recombinant enzymes

in the marine alga Dunaliella tertiolecta. Algal Research. 2:2-9.

22. Gouveia, L. (2011) Microalgae as a Feedstock for Biofuels, SpringerBriefs in

Microbiology. 69 pp. DOI: 10.1007/978-3-642-17997-6_1

23. Gracia, C. (2011). Biocombustibles: Energia o alimento. Omniscellula 25. 21-27.

C.S.B. ISSN 1696-8107

24. Guillard, R. R. L.., Ryther, J. H. (1962). Studies of marine planktonic diatoms. I.

Cyclotella nana Hustedt and Detonula confervacea Cleve Gran . Can. J. Microbiol.

8:229-239.

25. Guo, H., Daroch, M., Liu, L., Qiu, G., Geng, S., Wang, G. (2013). Biochemical

features and bioethanol production of microalgae from coastal waters of Pearl

River Delta. Bioresource Technology. 127: 422-228.

Page 70: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

57

26. Gutwinski, P., Cema, G. (2016). Removal of nitrogen and phosphorus from reject

water using Chlorella vulgaris algae after partial nitrification/anammox process.

Water Environment Research, Vol. 88(1): 63-69.

27. Harun, R., Danquah, M.K. (2011). Influence of acid pre-treatment on microalgal

biomass for bioethanol production. Process Biochemistry. 46 (1): 304–309.

28. Hathwaik, L. T., Redelman, D., Samburova, V., Zielinska, B., Shintani, D. K.,

Harper, J. F., Cushman, J. C. (2015). Transgressive, reiterative selection by

continuous buoyant density gradient centrifugation of Dunaliella salina results in

enhanced lipid and starch content. Algal Research. 9:194-203.

29. Hee-Jeong, Ch, Seung-Mok L. (2013) Performance of Chlorella vulgaris for the

removal of ammonia-nitrogen from wastewater. Environmental Engineering

Research. Vol 18(4). 235-239.

30. Hernández, D., Riaño, B., Coca, M., García-González, M.C. (2015).

Saccharification of carbohidrates in microalgal biomass by physical , chemical and

enzymatic pre-treatments as a previous step for bioetanol production. Chemical

Engineering Journal. 262:939-945.

31. Ho, S. H., Huang, S. W., Chen, C. Y., Hasunuma, T., Kondo, A., Chang, J. S.

(2013). Bioethanol production using carbohydrate-rich microalgae biomass as

feedstock. Bioresource Technology. 135:191-198.

32. Ho, S. H., Li, P. J., Liu, C. C., Chang, J. S. (2013). Bioprocess development on

microalgae-based CO2 fixation and bioethanol production using Scenedesmus

obliquus CNW-N. Bioresource Technology 145: 142-149.

33. Hoyos, A. (2001). Color e ilusión. Revista CES Odontología. Vol. 14 (2): 53-62.

34. Ji, M-K., Yun, H-S., Park, Y-T., Kabra, A. N., Oh, I-H., Choi, J. (2015). Mixotrophic

cultivation of a microalga Scenedesmus obliquus in municipal wastewater

supplemented with food wastewater and flue gas CO2 for biomass production.

Journal of Environmental Management. 159. 115-120.

35. Kim, J., Lingaraju, B. P., Rheaume, R., Lee, J. Y., Siddiqui, K. F. (2010). Removal

of Ammonia from Wastewater Effluent by Chlorella Vulgaris. Tsinghua Science and

Technology. Vol. 15(4): 391-396.

36. Li, Y., Zhou, W., Hu, B., Min, M., Chen, P., Ruan, R. R. (2011). Integration of algae

cultivation as biodiesel production feedstock with municipal wastewater treatment:

Strains screening and significance evaluation of environmental factors. Bioresource

Technology. 102:10861-10867.

Page 71: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

58

37. Loera-Quezada, M. M., Olguín, E. J. (2010). Las microalgas oleaginosas como

fuente de biodiesel: retos y oportunidades. Rev. Latinoam. Biotecnol. Amb. Algal.

1(1):91-116.

38. López-Elías, S. A. Baez-Dueñas, M del C., y Huerta Aldaz, N. (1991). Manual de

técnicas analíticas aplicadas al cultivo de microalgas. CICTUS. Publicaciones

Académicas No. 5. Ciencias Marinas. 47 pp.

39. Lyon, S. R., Ahmadzadeh, H., Murray, M. A. (2015). Biomass and biofuels from

microalgae, biofuel and biorefinery technologyes. Springer International Publishing

Switzerland. USA. 373 pp.

40. Marín, R. G. (2003). Fisicoquímica y microbiología de los medios acuáticos.

Tratamiento y control de calidad de aguas. España. Ediciones Diaz de Santos. 311

pp.

41. Markou, G., Nerantzis, E. (2013). Microalgae for high-value compounds and

biofuels production: A review with focus on cultivation under stress conditions.

Biotechnology Advances. 31:1532-1542.

42. Martínez-Córdova, L. R., Martínez-Porchas, M., Cortés-Jacinto, E. (2009).

Camaronicultura mexicana y mundial: ¿Actividad sustentable o industria

contaminante? Revista Internacional de Contaminación Ambiental. 25 (3): 181-196.

43. Mayorga, C., Manso, L. (2017). Crecimiento de la microalga Dunaliella salina en un

cultivador raceway en condiciones de laboratorio. Revista de Iniciación Científica. 3

(1). Junio. 85-91.

44. Neri-Gallardo, G.I. (2015) Producción de lípidos y carbohidratos en dos especies

de microalgas marinas cultivadas en agua residual del cultivo de camarón para la

producción de biocombustibles. Tesis de Maestría. Instituto Tecnológico de Boca

del Río.

45. Oncel, S. S. (2013). Microalgae for a macroenergy world. Renewable and

sustainable Energy Reviews. 26:241-264.

46. Osundeko, O., Davies, H., Pittman, J. K. (2013). Oxidative stress-tolerant

microalgae strains are highly efficient for biofuel feedstock production on

wastewater. Biomass and Bioenergy. 56:284-294.

47. Páez Osuna, F. (2001). Camaronicultura y medio ambiente. Instituto de Ciencias

del Mar y Limnología UNAM, Programa Universitario de Alimentos. México. 452

pp.

Page 72: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

59

48. Pavon-Suriano, S. G., Ortega-Clemente, L. A., Curiel-Ramírez, S., Jimenez-

García, M. A., Perez-Legaspi, I. A., Robledo-Narvaez, P. N. (2017). Evaluation of

colour temperatures in the cultivation of Dunaliella salina and Nannochloropsis

oculata in the production of lipids and carbohydrates. Environmental Science and

Pollution Research. DOI 10.1007/s11356-017-9764-0

49. Pillay, T. V. R. (1997). Acuicultura principios y prácticas. Ed. Limusa. México. 699

pp.

50. Platas R. D. E., Vilaboa A. J. (2014). La acuacultura mexicana: potencialidad,

retos y áreas de oportunidad. Revista Mexicana de Agronegocios. XVIII (35) Julio-

Diciembre. 1065-1071.

51. Razzak, S. A., Hossain, M. M., Lucky, R. A., Bassi, A. S., Lasa, H. (2013).

Integrated CO2 capture, wastewater treatment and biofuel production by microalgae

culturing-A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 27:622-653.

52. Roleda, M. Y., Slocombe, S. P., Leakey, R. J. G., Day, J. G., Bell, E. M., Stanley,

M. S. (2013). Effects of temperature and nutrient regimes on biomass and lipid

production by six oleaginous microalgae in batch culture employing a two-phase

cultivation strategy. Bioresource Technology. 129:439-449.

53. Santiago, H. M. L., Espinosa, P. A. Bermudez, A. M. C. (2009). Uso de antibióticos

en la camaronicultura. Revista Mexicana de Ciencias Farmacéuticas. 40 (3) Julio-

Septiembre. 22-32.

54. Serna, F., Barrera, L., Montiel, H. (2011). Impacto social y económico en el uso de

biocombustibles. Journal of Technology Management & Innovation. 6 (I): 100-114.

55. Shifa H., Muhammad Z.i, Jusup S. (2016). Microalgae Dunaliella salina

(Teodoresco, 1905) growth using the LED Light (Light Limiting Dioda) and different

media. Aquatic Procedia 7:226-230.

56. Singh, J., Gu, S. (2010). Commercialization potential of microalgae for biofuels

production. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14:2596–2610.

Page 73: RESUMEN - posgrado.bdelrio.tecnm.mxposgrado.bdelrio.tecnm.mx/images/MaestriaAcuacultura/REPOSITOR… · RESUMEN Con el crecimiento de la población, también ha aumentado la demanda

60

13. ANEXOS

Anexo 1. Medio YPD para levaduras

SALES CANTIDAD

Sulfato de amonio- (NH4)2SO4 5 g

Fosfato monopotásico- KH2PO4 8 g

Sulfato de magnesio- MgSO4.7H2O 1 g

Extracto de levadura 2 g

Glucosa 100 g

Cantidades para volumen de 1L en agua destilada.

Esterilizar

Anexo 2. Constancia de participación en 2do. Simposium Internacional de

Acuacultura, “Aquadaca 2017”.