Recomendaciones Para el Uso de Sargazo en Biocombustibles

En Puerto Rico

Jess G. Alvelo-Maurosa, Ph.D Candidate

Department of Microbiology

University of Massachusetts Amherst

Recomendaciones para el Departamento de Recursos Naturales de Puerto Rico y el

Departamento de Estado de Puerto Rico

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Introduccin:

Sargazo como substrato para biogs:

Sargassum sp. es una macroalga abundante y altamente distribuida en los mares

tropicales y subtropicales. El sargazo causa problemas de apariencia y esttica en las

costas de las playas cuando su presencia se encuentra en las orillas del mar causando

problemas en el rea de mercadeo y turismo. A pesar de las pocas publicaciones

cientfica para su uso como biogs, el sargazo es un excelente candidato como substrato

para el uso de biocombustible por su bajo contenido de lignina y su alto contenido en

xylan y glucan, haciendo esta materia ms accesible para que microorganismos puedan

interactuar con los polisacridos (1).

Biogs es una mezcla de gases que contiene metano (CH4) dixido de carbono (CO2)

sulfuro de hidrgeno (H2S) y otros que se produce mediante el proceso de fermentacin

de materia orgnica (Fig 1). Biogs se puede producir utilizando materiales como

desperdicios agrcolas, desperdicios alimenticios, desperdicios de alcantarillados,

estircol entre otros (2). Biogs es de los pocos biocombustibles que su uso genera

electricidad y puede ser utilizado para complementar un sistema de energa renovables

que utilice plantas fotovoltaicas y molinos de vientos (3). El biogs se puede refinar para

extraer la mayor cantidad de CH4 y se puede convertir en liquified natural gas (LNG) para

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mejor manejar su transporte, opcin que se debe evaluar como fuente de energa para

la Autoridad de Energa Elctrica de Puerto Rico (4).

Fig 1 http://www.planet-biogas.co.uk/biogas/info/

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Estudios de sargazo para biogs:

En Portugal cientficos inocularon un babote residual de fermentacin de una cervecera

junto con sargazo y con glicerol y sargazo con aceite de cocinar usado para medir su

rendimiento de produccin de gas metano (CH4) (5). Los resultados indican que el ndice

de produccin de metano del sargazo solamente logr una produccin de 181 L CH4 kg-

1. La produccin de CH4 de sargazo con glicerol y el aceite usado aument un 38% y un

19% respectivamente. Este estudio demuestra no solamente que el sargazo es un buen

candidato como substrato para utilizarse para biogs, sino que su combinacin con otros

productos residuales puede utilizarse como una va de reciclaje al mismo tiempo que

aumenta la produccin de biogs. Otro estudio encontr que el uso de sargazo con el

microorganismo Caldicellulosiruptor saccharolyticus para producir hidrgeno y luego

juntar el microorganismo junto con sargazo y una comunidad microbianda del babote

residual de fermentacin de una cervecera, aument la produccin de CH4 a 541 L kg-1

teniendo una combinacin final de 14% hidrgeno y 80% metano (6). En adiccin a la

produccin de biogs, el sargazo se puede utilizar para producir bioetanol utilizando la

levadura Saccharomyces cerevisiae a una temperatura de 40OC (7).

Biogestores en Puerto Rico:

Puerto Rico cuenta con un nmero limitado de biogestores conocidos para producir

biogs. Las destileras de ron Destilera Serralls y Bacard cuentan con plantas de

biogestores. Bacard incluso ha desarrollado tecnologa para mejorar el sistema

energtico de biogestores. Para el 2011 el biogs le produjo cerca de un 30% de la

energa a Bacard segn Biomass Magazine (8). Destilera Serralls posee un sistema

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de reciclaje y filtracin del agua que utiliza biogestores que le han reducido el consumo

de energa a un 50% (9) (Fig 2). La Autoridad de Acueductos y Alcantarillados (AAA) de

Puerto Rico inici una planta de conversin de desperdicios slidos en la Planta de

Alcantarillado Sanitario (PAS) en Ponce. Esta planta genera un 40% de la energa con

capacidad de 1.3 kw/hr y ahorrando a la agencia cerca de $130,000 anuales.

Fig 2. http://infographics.fastcompany.com/magazine/166/how-to-rum.html

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En Puerto Rico es muy limitada la informacin que existe del uso de biogestores por

parte de agricultores, ganaderos y avicultores. La nica documentacin encontrada es

de un experimento piloto realizado por la Universidad de Puerto Rico Recinto de Ro

Piedras en la Corporacin Avcola de Morovis donde utilizaron la gallinaza (material fecal

de las gallinas) para generar biogs. En sus estudios del experimento piloto calcularon

que en esa corporacin se puede generar cerca de 7,000 toneladas de gallinaza

anualmente. Se estima que con esa cantidad de biomasa se puede obtener alrededor de

345,000 m3 de biogs y generar cerca de 430,000 kw/hr donde se utiliza 387 kw/hr

brindando un ahorro anual de $93,000 en energa elctrica y abaratando los costos

operacionales (10).

Es conocido que el sistema de la UPR ha llevado a cabo experimentos generando y

utilizando biocombustibles pero no he encontrado ninguna documentacin que indique

el uso de sargazo como substrato para generar energa.

Recomendaciones:

Destinar parte del sargazo para el uso de generacin de energa a la PAS en

Ponce

Extraer el exceso de gas y refinarlo. Sobrante de la fermentacin se puede utilizar

como abono

Vender/donar/usar el uso de gas a distribuidores de gas o a hoteles/restaurantes

o utilizarlo en las cocinas de las escuelas pblicas de Puerto Rico

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Dialogar con las entidades de producciones de ron y cervezas para ofrecer el

sargazo

Destinar $500,000 al sistema de la UPR para estudios del uso de sargazo en

mltiples biocombustibles

o Que sus resultados sean publicados en artculos cientficos

o Que se promueva la investigacin entre la universidad y entidades privadas

para viabilizar el sistema de biogs

Realizar mltiples estudios a pequeas escalas de reciclaje de alimentos

desperdiciados, biomasa, aceites usados para generar biogs y energa a los

agricultores, ganaderos y avicultores

Hacer un plan econmico de la produccin de metano por parte del biogs y

utilizarlo para la venta para cocina y/o generacin de energa a micro o macro

escala

Enmendar Ley 411 de Reciclaje de Puerto Rico para incluir la produccin de

biogs utilizando alimentos y otros desperdicios orgnicos

La produccin de biogs en este momento requiere agua. Recurso el cual

estamos limitado

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Referencias

1. Yanagisawa M, Kawai S, Murata K. 2013. Strategies for the production of high concentrations of bioethanol from seaweeds: production of high concentrations of bioethanol from seaweeds. Bioengineered 4:224-235.

2. Ge X, Yang L, Sheets JP, Yu Z, Li Y. 2014. Biological conversion of methane to liquid fuels: status and opportunities. Biotechnol Adv 32:1460-1475.

3. Kopetz H. 2013. Renewable resources: Build a biomass energy market. Nature 494:29-31. 4. Yang LC, Ge XM, Wan CX, Yu F, Li YB. 2014. Progress and perspectives in converting biogas to

transportation fuels. Renewable & Sustainable Energy Reviews 40:1133-1152. 5. Oliveira JV, Alves MM, Costa JC. 2014. Optimization of biogas production from Sargassum sp.

using a design of experiments to assess the co-digestion with glycerol and waste frying oil. Bioresour Technol 175C:480-485.

6. Costa JC, Oliveira JV, Pereira MA, Alves MM, Abreu AA. 2015. Biohythane production from marine macroalgae Sargassum sp. coupling dark fermentation and anaerobic digestion. Bioresour Technol 190:251-256.

7. Borines MG, de Leon RL, Cuello JL. 2013. Bioethanol production from the macroalgae Sargassum spp. Bioresour Technol 138:22-29.

8. Christiansen RC. 2011. Barrels of Biogas. Biomass Magazine http://biomassmagazinecom/articles/2540/barrels-of-biogas.

9. Evans S. 2012. Fast Company Magazine http://wwwfastcompanycom/1835679/how-serralles-rum-distillery-boosted-profits-cleaning-its-act.

10. Vega MC. 2013. Prometedora investigacin sobre la gallinaza: Avicultores podran ahorrar miles de dlares en energa. http://dialogouprcom/noticia/entreestudiantes/prometedora-investigacion-sobre-la-gallinaza-avicultores-podrian-ahorrar-miles-de-dolares-en-energia/.