Microalgas 2º bach

EJEMPLO DE UTILIZACIÓN DE

MICROORGANISMOS PARA BENEFICIO

DEL HOMBRE

DETECCIÓN DEL PROBLEMA:

AUMENTO DEL EFECTO

INVERNADERO Y CALENTAMIENTO

GLOBAL

GEI: gases efecto invernadero• Vapor de agua (H2O)• Dióxido de carbono (CO2)• Metano (CH4)• Óxido de nitrógeno (NOx)• Ozono (O3) • Clorofluorocarbonos (CFC)

Muy eficientes en atrapar la onda calórica (radiación de onda larga) emitida por la tierra, incrementando la temperatura que es atrapada en la troposfera, generando el efecto invernadero.

Origen natural y antropogénico

Evolución de la [CO2]

CENTRALES TÉRMICAS:

CARBÓN

EMISIONES A LA ATMÓSFERA

CO2

Combustión

Las centrales térmicas capturan el CO2 emitido y lo introducen en bombonas como estas.

CCS: Carbon Capture & Storage

¿Cómo podemos

aprovechar este CO2?

MICROALGAS

CARACTERÍSTICAS DE LAS MICROALGAS:

• Organismos unicelulares o pluricelulares microscópicos

• Responsables de la producción del 50% del oxígeno y de la fijación del 50% del carbono en el planeta.

• Tasa de crecimiento muy alto

•La capacidad de las microalgas para fijar el CO2 es de 10 a 50 veces mayor que la de las plantas terrestres, por tal motivo, las microalgas consumen la mayor cantidad de CO2 en todo el planeta.

MANOS A LA OBRAPLANIFICACIÓN DE PROYECTO:

1. ENCONTRAR MICROALGAS

2. CULTIVARLAS ( conseguir un volumen grande de cultivo de microalgas para capturar máxima cantidad de CO2→BIORREMEDIACIÓN)

3. COSECHARLAS (Si no se cosechan dejan de dividirse y dejan de caturar CO2)

AISLAMIENTO DE MICROALGAS

EN EL CAMPO: Toma de muestra Etiquetado de la

muestra

• Nº de muestra• Número de identificación• Fecha y hora• Origen de la muestra • Identificación de la muestra

Transporte de la muestra

• Control de temperatura y luminosidadVentajas de especies

autóctonas

Se identifican las algas y se aislan las deseadas

EN EL LABORATORIO:

EN EL LABORATORIO: Cultivo en medio sólido

Preparación del medio de cultivo sólido específico para la especie de microalga que se desea cultivar

Siembra Crecimiento

Medio de cultivo de

microalgas

Solución A

FeCI3.6H2O 1,30 g*

MnCl2.4H2O 0,36 g

H3BO3 33,60 g

EDTA 45,00 g

NaH2PO4.2H2O 20,00 g

NaNO3 100,00 g

Solución de metales traza * 1,0 ml

Agua destilada a 1000 ml

Añada 2 ml de Solución A por litro de agua de mar filtrada

* Solución de metales traza

ZnCI2 2,10 g

CoCI2.6H2O 2,00 g

(NH4)6Mo7O24.4H2O 0,90 g

CuS04.6H2O 2,00 g


Acidifique con una concentración suficiente de HCI para obtener una solución clara.

* Cantidad de solución de enriquecimiento del agua de mar pasada por autoclave. Para agua de mar filtrada emplee 3,25 g.

Solución B

Vitamina B12 (cianocobalamina) 10 mg

Vitamina B1 (Tiamina) 200 mg


Añada 0,2 ml de solución B por l de agua de mar filtrada

Solución C

Na2SiO3.5H2O 4,0 g


Pasos del cultivo: diluciones seriadas

AHORA QUE TENEMOS GRAN CANTIDAD DE MICROALGAS EN CULTIVO PODEMOS SACARLES RENDIMIENTO

BIORREMEDIACIÓN

CULTIVO MICROALGAS

CO2

O2

BIOMASA

CULTIVO DE MICROALGASREPRODUCIR LAS CONDICIONES NATURALES (luz, fuente de carbono, agua, nutrientes y un control adecuado de la temperatura)

Cultivo cerrado

Mayor control de los parámetros. Caro

Cultivo abierto

Menos costoso, menor control de parámetros de cultivo y riesgo de contaminación alto.

COSECHA DE MICROALGASPROCESO MÁS DIFÍCIL DE TODO EL PROYECTOAumenta mucho el costo, depende de lo que se haga después con la

biomasa, para investigación las células tienen que estar vivas.

¿Cuándo?Justo después de la fase

exponencial, MÁXIMA CAPTURA DE CO2

COSECHA CON VARIOS FINES:

1. CONTROL DEL CULTIVO, ANÁLISIS DE MICROALGAS EN EL LABORATORIO

2. COSECHA A GRAN ESCALA PARA LA OBTENCIÓN DE BIOMASA ALGAL

FILTRACIÓN: Separación mecánica de una mezcla de un sólido en un líquido. Para ello se utiliza un filtro que retenga las sustancias sólidas.

Cálculo de PESO SECO.

Filtro prepesado

Pesada de filtro

1. COSECHA DE MICROALGAS PARA ANÁLISIS EN LABORATORIO

2. COSECHA DE MICROALGAS A GRAN ESCALA

CENTRIFUGACIÓN SEDIMENTACIÓN

PERO, ¿QUÉ HACER CON TANTA BIOMASA

ALGAL?

LOS CIENTÍFICOS BUSCARON MÁXIMA RENTABILIDAD. ALGO QUE MOVIESE MUCHO DINERO.

BIODIESEL

ESTUDIO DE LOS LÍPIDOS: Sólo los triglicéridos son

válidos

Análisis de lípidos

• CANTIDAD: Rojo de Nilo

ESPECTROFOTOMETRÍA: permite con una pequeña muestra del cultivo conocer el % de masa de la célula que corresponde a lípidos.

Es un método de análisis óptico.Todas las sustancias absorben radiación que depende de la estructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia química. El espectrofotómetro mide esta radiación, y nos indica la cantidad de sustancia que existe en la muestra.

Espectrofotómetro

Análisis de lípidosCALIDAD: Cloroformo/metanol/agua (1:2:0,8, v/v/v)

Separación de un componente de una mezcla por un disolvente inmiscible con el otro componente de la muestra

Análisis de lípidos • CALIDAD

CROMAOGRAFÍA LÍQUIDA EN CAPA FINA: permite conocer qué tipo de lípidos han producido las microalgas.

El resultado de una investigación es un ARTÍCULO CIENTÍFICO:RESUMENINTRODUCCIÓNMÉTODOS Y MATERIALESRESULTADOS DISCUSIÓNBIBLIOGRAFÍA

HASTA AQUÍ EL TRABAJO DE LABORATORIO BIOLÓGICO

TRANSFORMACIÓN EN BIODIESEL

¿Cómo se trabaja en un centro de investigación?

Existe una jerarquía muy determinada

ESTRUCTURA DE UN CENTRO DE INVESTIGACIÓN

DIRECTOR DEL CENTRO

DEPARTAMENTO DE ACUICULTURA

DEPARTAMENTO DE ECOSISTEMAS ACUÁTICOS

DIRECTOR DE DEPARTAMENTO

INVESTIGADORES

TÉCNICOS ESPECIALISTAS

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA O

SOCIOS CAPITALISTAS DE LAS EMPRESAS

DEPARTAMENTO DE GENÉTICA VEGETAL

TÉCNICO DE LABORATORIO

Trabajan para el mismo proyecto


TÉCNICO DE LABORATORIO: En el caso del proyecto de microalgas es de acuicultura y sus funciones específicas en son:

• Limpieza de Hatchery• Preparación de medios de cultivo• Recuento de células al microscopio• Ir al campo a recoger muestras para

aislarlas en el centro

En muchos centros de investigación basta con haber hecho un modulo profesional de grado superior. Para hacer este tipo de trabajos hace falta tener conocimientos de informática, de mecánica y un poco electricidad, el tipo de trabajo es bastante físico y muy activo.

DIRECTOR DEL CENTRO



DIRECTOR DEL DEPARTAMENTO DE

ECOSISTEMAS ACUÁTICOS

INVESTIGADORES






TÉCNICO ESPECIALISTA DE LABORATORIO

• Ser muy ordenado y organizado para saber en todo momento donde se encuentran los materiales y qué material es el que hace falta para el desarrollo de las investigaciones.

• Hacer que los compañeros cumplan las normas de seguridad en el laboratorio.

• Ser capaz de leer en inglés e interpretar artículos publicados por los investigadores para realizar nuevas técnicas de laboratorio.

• Capacidad alta de trabajo, puede que se trabaje para varios proyectos, así que es necesario saber priorizar.

• Visitar otros laboratorios para aprender nuevas técnicas.

• Habilidades sociales para trajar en grupo y estar en contacto con otros equipos.

DIRECTOR DEL CENTRO





INVESTIGADORES






INVESTIGADOR• Ser doctorado: esto significa haber hecho un trabajo

de investigación sobre un tema publicable llamada tesis doctoral, que suele durar de tres a cinco años.

• Tener dotes de mando y herramientas para ser un buen gestor de proyecto.

• Hablar y escribir en inglés para poder comunicarse con el resto de la comunidad científica.

• Ser un buen comercial, los proyectos tienen que ser defendidos ante toda la comunidad científica, e incluso tiene que ser defendido ante el director del centro, ya que los proyectos de un mismo centro se encuentran en competencia directa.

• Encontrar la rentabilidad de su proyecto a corto o largo plazo.

• Obtener y publicar resultados en artículos, los científicos hoy en día se miden por el número de publicaciones que han hecho y el tipo de revistas científicas en las que han publicado: Journal of Microbiology and Biotechnology, Biotechnology and Bioengineering, Plant Physiology, Biotechnology Advances.

• Visitar otros laboratorios para aprender técnicas.

• Buscar proyectos nuevos y hacer propuestas.

DIRECTOR DEL CENTRO





INVESTIGADORES






DIRECTOR DEPARTAMENTO

DIRECTOR DE DEPARTAMENTO: Es el gestor económico del departamento y de repartir el dinero en los proyectos que se están llevando a cabo en su departamento.Las características que tiene que tener un buen director de departamento:

• Buen comunicador, para conseguir fondos para sus proyectos.

• Buen getor de personal capaz de motivar a su equipo.

• Interpretar y revisar los datos de sus compañeros investigadores aportando una visión económica.

• Es también investigador, por lo tanto tiene que publicar artículos, aparece además en los artículos de todos los miembros de su departamento.

• Las personas que ocupan este tipo de puestos son mayores y han trabajado para la institución durante bastante tiempo.

DIRECTOR DEL CENTRO





INVESTIGADORES






EVALUACIÓN 2º Bachillerato:

1. Rellena los huecos libres del siguiente esquema. . Comenta brevemente cada una de las fases del proyecto “Cultivo de microalgas para biorremedicación atmosférica y posterior obtención de biodiesel”.

2____

Cultivo de Microalgas

LUZ

CO2

COSECHA DE MICROALGAS

EXTRACCIÓN DE 3________

4__________

1 ____________

BIODIESEL


2. El material utilizado en el proyecto quedará microbiológicamente contaminado después de trabajar con microalgas, consulta en internet los diferentes métodos de esterilización de material para tratarlos y explica al menos 5 de ellos.


3. La extracción de lípidos mediante el método Cloroformo/metanol/agua (1:2:0,8, v/v/v) se basa en la separación de un componente de una mezcla por un disolvente inmiscible con el otro componente de la muestra, ¿en qué disolvente piensas que quedarán los lípidos? Comenta la propiedad de los lípidos que hace que sean muy poco solubles en la mayoría de las sustancias, y que se disuelvan en este disolvente. Indica en el siguiente esquema del embudo de decantación cuál es la fase correspondiente a cada disolvente o mezcla de disolventes.Pistas: El agua y el metanol son disolventes polares. Densidades de los disolventes a 15ºC: Agua 1 g/ml; metanol 0.7960 g/ml;cloroformo1.498 g/ml.


4. Haz un comentario crítico del proyecto, analizando las ventajas y desventajas (económicas, logísticas, morales, ...) de su puesta en marcha. Además puedes realizar propuestas de mejora.

-Sería mejor invertir dinero en energías limpias y no en remediación...-No me parece bien que se experimente con seres vivos...-Es un proyecto muy bueno porque permite extraer biodiesel de un producto de desecho...

Microalgas 2º bach

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