Evaluación numérica de la transferencia de CO2 hacia cultivos de microalgas en un estanque aireado abierto en adición de una fase orgánica

Abstract

Microalgae have been of great interest in recent years in order to obtain energy from them, producing fuels from them, currently it is still a costly process, adding to this that more energy is required than can be obtained with them, it is of vital importance to reduce their net energy consumption in their production in order to make them viable at a commercial level. It is known that microalgae require carbon for their reproduction, so increasing the availability of carbon in the culture medium is essential to increase their productivity. One way to do this is by adding a second liquid phase of hexadecane to the culture medium to increase the solubility of CO2 in water, since this is low. A mathematical model was developed for the growth of microalgae of the species Chlorella vulgaris where CO2 transfer is taken into account by adding hexadecane as a third phase, which was solved by numerical methods. The results showed that the addition of hexadecane as a third phase helps to obtain a higher production of microalgae, as well as a higher concentration of total inorganic carbons in the water than not adding it, thus obtaining a higher concentration of microalgae by adding hexadecane, with a 6% increase in the concentration of microalgae, although the difference in concentrations is not very wide, it opens an area of research to increase the production of microalgae in open ponds using a second phase in the culture medium.

Las microalgas han tomado en los últimos años gran interés con motivo de obtener energía a partir de ellas, produciendo combustibles a partir de ellas, actualmente el sigue siendo un proceso costoso sumando a eso que se requiere más energía de la que se puede obtener con ellas, es de vital importancia reducir su consumo neto de energía en su producción para poder hacerlas viables a nivel comercial. Es sabido que las microalgas requieren de carbono para su reproducción, por lo que aumentar la disponibilidad de éste en el medio de cultivo es indispensable para aumentar su productividad, una forma de hacer esto es agregando una segunda fase líquida de hexadecano al medio de cultivo para aumentar la solubilidad del CO2 en el agua, debido a que esta es baja. Se desarrolló un modelo matemático para el crecimiento de microalgas de la especie Chlorella vulgaris donde se toma en cuenta la transferencia de CO2 al agregar hexadecano como tercera fase, mismo que fue resuelto por métodos numéricos. Los resultados mostraron que la adición del hexadecano como una tercera fase ayuda a obtener una mayor producción de microalgas, así como una mayor concentración de carbonos inorgánicos totales en el agua que al no agregarlo, con lo que se obtiene una mayor concentración de microalgas al agregar hexadecano, con un incremento en el 6% de la concentración ce microalgas, aunque la diferencia de concentraciones no es muy amplia abre un área de investigación para aumentar la producción de microalgas en estanques abiertos usando una segunda fase en el medio de cultivo.