El departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería lleva más de 15 años trabajando en el desarrollo y optimización de sistemas de cultivo masivo de microorganismos fotosintéticos, especialmente ricos en ácidos grasos poliinsaturados, ficobiliproteínas y antioxidantes.

Uno de los primeros proyectos relacionados con estos objetivos fue el titulado “Cultivo de microalgas en fotobiorreactores externos para la obtención de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga. Mejora genética de estirpes y purificación final del producto” (BIO 95-0652, Entidad financiadora: CICYT, Investigador responsable: Emilio Molina Grima), en el que se pusieron en marcha tres fotobiorreactores tubulares externos para la producción de microalgas y se analizó la influencia de las variables ambientales y velocidad de dilución tanto en la producción de biomasa como de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga, así como la mejora genética de estirpes por procesos de mutación-selección y los procesos de extracción, concentración y purificación de ácidos grasos mediante complejos de inclusión de urea y HPLC.

A continuación se ha trabajado en la optimización de los sistemas de producción y purificación de PUFAs gracias al desarrollo de un proyecto europeo, del que el grupo de investigación es coordinador, titulado “An integrated production system of highly purified eicosapentaenoic acid from microalgae. Improvement of the photobioreactor and downstream processing” (Ref. BRPR CT97-0537, EPALMAR Entidad financiadora: UE DGXII. BRITE-EURAM III. Duración: 1-12-1997 hasta 30-11-2000. Investigador principal Emilio Molina Grima). Otro proyecto desarrollado, muy relacionado con el diseño de fotobiorreactores, es el titulado “Diseño óptimo de fotobiorreactores. Desarrollo de una nueva metodología” (CICYT, BIO98-0522, Duración: 1-12-98 a 1-12-00, Investigador principal: Francisco García Camacho). También se ha trabajado en otro proyecto titulado “Producción de lípidos estructurados ricos en ácidos grasos poliinsaturados” (FEDER, Investigador responsable Alfonso Robles Medina). Aunque en este proyecto se abordaron temáticas nuevas relacionadas con el desarrollo de herramientas de diseño y producción de lípidos estructurados.

Los últimos proyectos relacionados con los sistemas de cultivo masivo de microalgas desarrollados por el grupo son el titulado “Producción y purificación de ácidos grasos poliinsturados (PUFAs) marcados con carbono 13 a partir de microalgas” (CICYT, PPQ2000-12220, Duración: 1 Enero 2000 hasta 31 Diciembre 2003, Investigador principal: Francisco Gabriel Acién Fernandez), el titulado “Desarrollo de un proceso óptimo de producción de astaxantina por Haematococcus pluvialis“ (CICYT Coordinado, Duración: 1 Enero 2002 hasta 31 Diciembre 2004, Investigador principal: Miguel G. Guerrero (IBVF) - Emilio Molina Grima (IQ-UAL)), el titulado “Diseño, construcción y evaluación de un reactor piloto para la producción de microalgas a partir de efluentes de central de cogeneración, en la provincia de Almería” (UAL-Junta Andalucía, Duración: 1 Enero 2003 hasta 31 Diciembre 2003, Investigador principal: José María Fernández Sevilla), y el titulado “Desarrollo de un proceso de producción de luteína orientado al consumo humano a partir de microalgas” (UAL-Ministerio de Educación y Ciencia (CTQ2005-00335), Duración: 1 Enero 2005 hasta 31 Diciembre 2008, Investigador Principal: José María Fernández Sevilla). En el primero cabe destacar el desarrollo de un sistema de control predictivo basado en modelo del sistema, que permite controlar los reactores externos sin apenas pérdidas de CO2, siendo inferiores al 5%, así como la optimización de las condiciones fluidodinámicas, de transferencia de materia y de régimen de luz en reactores externos. El segundo es el primer proyecto coordinado en el que colaboramos los dos grupos, con buenos resultados. El tercero está relacionado directamente con la eliminación de residuos (salmueras y gases de escape con 6% de CO2, libres de SOx, NOx y partículas) a partir de microorganismos fotosintéticos, y ha concluido con la instalación de un reactor tubular externo de 4000 L, que actualmente está produciendo biomasa rica en luteína de elevados interés farmacológico.

Entre las últimas iniciativas llevadas a cabo por el departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería cabe destacar la colaboración desde el año 2003 con la Fundación CAJAMAR, y en concreto con la Estación Experimental Las Palmerillas perteneciente a la misma, en el desarrollo de la biotecnología de microalgas a gran escala, y en concreto en el interior de invernaderos. Fruto de esta colaboración ha sido el diseño, construcción y puesta en marcha de una planta de producción de microalgas de elevada calidad, mediante fotobiorreactores tubulares, de 30 m3 de capacidad. Parte de esta instalación será utilizada en el presente proyecto dado el interés expresado por la Fundación CAJAMAR en continuar con el trabajo que se lleva a cabo de investigación y desarrollo en este campo.

El departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería dispone de infraestructura suficiente para garantizar el desarrollo del proyecto solicitado así como de contribuir a la formación de personal investigador durante el desarrollo del mismo. En el personal investigador se incluye tanto personal contratado como becarios y alumnos de último curso de licenciatura que completan sus estudios con la realización de un proyecto fin de carrera relacionado con las líneas de investigación en marcha, y especialmente en las financiadas o coparticipadas por empresas. El grupo dispone de fotobiorreactores externos, dos plantas piloto, así como instrumentación analítica (microscopios, equipo tratamiento imágenes, viscosímetros, espectrofotómetros, colorímetro, analizador elemental, CG, HPLC, CG-MS, calorímetro PARR 6100), y personal con experiencia en el campo de trabajo, que garantizan un correcto desarrollo del programa de trabajo propuesto.

Si se adscribiese algún becario al proyecto, éste podría, además de realizar los trabajos de investigación relacionados con el proyecto, hacer el curso de doctorado que el Departamento de Ingeniería Química imparte en la Universidad de Almería, titulado “Ingeniería de Bioprocesos: Fármacos, Medioambiente y Alimentación”, así como la investigación tutelada, y obtener el grado de doctor en la propia Universidad de Almería. En los últimos años, el departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Almería ha formado 24 doctores.

PUBLICACIONES MÁS RELEVANTES DEL GRUPO BIO173 RELACIONADAS CON EL PROYECTO

F. García Camacho, A. Contreras Gómez, F. G. Acién Fernández J.M. Fernández Sevilla and E. Molina Grima. Use of concentric-tube airlift photobioreactors for microalgal outdoor mass cultures. Enzyme and Microbial Technology. 24, 164-172 (1999)

T. Mazzuca Sobczuk, F. García Camacho,F. Camacho Rubio, F. G. Acién Fernández y E. Molina Grima, Carbon Dioxide Uptake Efficiency by Outdoor Microalgal Cultures in Tubular Airlift Photobioreactors, Biotechnol Bioeng. 67, 465-475 (2000)

E. Molina Grima, J. Fernández Sevilla, F. G. Acién Fernández F. García Camacho y Y. Chisti. Tubular photobioreactor design for algal cultures, Journal of Biotechnology. 92(2) 113-131 (2001)

A. Sánchez Mirón, M.C. Cerón García, F. García Camacho, E. Molina Grima y Y. Chisti, Growth and biochemical characterization of microalgal biomass produced in bubble column and airlift photobioreactors: studies in fed-batch culture, Enzyme and Microbioal Technology, 31, 1015-11023 (2002)

Hall, D. O., Fernandez, F. G. A., Guerrero, E. C., Rao, K. K., Grima, E. M. Outdoor helical tubular photobioreactors for microalgal production: Modeling of fluid-dynamics and mass transfer and assessment of biomass productivity. Biotechnol. Bioeng. 82(1), 62-73 (2003)

C. Brindley Alias, M.C. García-Malea López, F.G. Acién Fernández, JM Fernández Sevilla, J.L. García Sánchez and E. Molina Grima. Influence of Power Supply in the Feasibility of Phaeodactylum tricornutum cultures. Biotechnol Bioeng. 87 (6) 723-733 (2004)

Fernández Sevilla, José María; Cerón García, M; Sánchez Mirón, Asterio; El-Hassan, Belarbi; Garcia Camacho, Francisco; Molina Grima, Emilio. Pilot-plant scale outdoor mixotrophic cultures of Phaeodactylum tricornutum using glycerol in vertical bubble column and airlift photobioreactors: studies in fed-batch mode. Biotechnology Progress 20(3)/728-736 (2004)

PATENTES

1. Dispositivo para el cultivo de microorganismos fotosintéticos y la producción de biomasa rica en ácido eicosapentaenóico. . N: P9301565. País de prioridad: España: Entidad titular: Universidad de Granada

2. Microalga marina y su empleo en acuicultura y en la obtención de ácidos grasos poliinsaturados. N: 9500053. País de prioridad: España Entidad titular: Universidad de Almería.

3. Obtención de ácido eicosapentaenoico de alta pureza a partir de la microalga Phaeodactylum tricornutum mediante un proceso de tres etapas. : N: 9602090. País de prioridad :España. Entidad titular: Universidad de Almería

4. Fotobiorreactor de doble lazo con desgasificador plano. N: 9900115. País de prioridad: España. Entidad titular: Universidad de Almería

5. Proceso para la obtención y purificación de B-ficoeritrina. N P200201398. País de prioridad: España. Entidades titulares: Universidad de Almería, Universidad de Granada, Universidad de Jaén

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