Fotosíntesis industrial concepto

Cada año las plantas verdes, incluyendo a las algas oceánicas, fijan 150 mil millones de toneladas de carbono con 25 mil millones de toneladas de hidrógeno para producir materia orgánica y, simultáneamente, descargar 400 mil millones de toneladas de oxígeno. Probablemente no es apreciado por todos, que el 90% de esta enorme “manufactura” química se lleva a cabo bajo la superficie marina a través de algas microscópicas y que sólo el 10% tiene lugar en los vegetales superiores.

La importancia de la fotosíntesis no radica sólo en la creación de materia orgánica, o sea alimento, para todos los seres vivos sobre la Tierra, sino principalmente en la capacidad de almacenar, al menos en parte, la enorme energía solar. Nuestro Sol emite 9 x 10? KcaI cada segundo bajo la forma de energía luminosa. De esta energía sólo una parte insignificante alcanza nuestro planeta, y de ésta sólo mínima parte es utilizada por los vegetales, los animales y el hombre. Fuera de la atmósfera, los rayos de luz que caen perpendicularmente sobre una superficie de un metro cuadrado aportan 20 Kcal de energía cada minuto. Sólo una décima parte de esta energía (2 Kcal/min) llega a la Tierra, y el hombre mismo sólo aprovecha unas pocas migajas.

Dos cosechas de maíz o de papas proveen 10 millones de kcal por hectárea; el criar ganado para la obtención de leche produce sólo 1.7millones de Kcal por hectárea, mientras que el ganado criado para aprovechar su carne contribuye sólo con 250,000 Kcal por hectárea. Calculados de otra forma: 1 Kg de maíz, i ngerido como tal, nos provee con 3500 Kcal (100%) ; el mismo Kg de maíz ingerido en forma de leche provista por la vaca nos proveerá con 600 Kcal (17%), en ingerida como carne , sólo 350 Kcal (10%). Resulta obvio que el alimento con proteínas es un recurso muy costoso; de hecho, la mayor parte de la población mundial se alimenta en la actualidad principalmente a través de nutrientes ricos en carbohidratos y pobres en proteínas.

Teóricamente, es posible obtener un rendimiento mucho mayor del proceso fotosintético si se cultivan algas unicelulares, las cuales crecen mucho más velozmente que los vegetales superiores. Se conocen alrededor de 17,000 variedades de dichas algas microscópicas y algunas pocas, como Chlorella y Scenedesmus, han sido empleadas por los científicos para elucidar los intrincadas vías del proceso fotosintético. Algunas variedades, como Chlorella pyrenoidosa, C. vulgaris y otras han sido empleadas en años recientes en la llamada “Fotosíntesis Industrial o Controlada”.

A diferencia de los vegetales superiores, Chlorella contiene muy poca celulosa y, mediante un ajuste del medio de crecimiento, puede desarrollarse este tipo de alga con un contenido proteico de hasta el 50% de los nutrientes totales, o con un contenido aumentado en grasas, según se desee. Las algas son muy eficie ntes en el empleo de la energía solar si se las compara con la agricultura convencional.

Mientras que la remolacha azucarera, que es la más eficiente convertidora de energía solar, puede producir hasta 50 toneladas de materia orgánica por hectárea por año, la fotosíntesis controlada, empleando Chlorella, puede producir para 10 veces más que las mejores cosechas obtenidas en la agricultura actual. Si consideramos únicamente las proteínas, las diferencias de rendimiento son aún m ayores. La soja, la planta más eficiente, como productora de proteínas produce hasta 2.5 toneladas de proteína por hectárea por año. Chlorella puede producir hasta diez veces más proteína vegetal.

Mientras que la proteína de Chlorella carece de algunas propiedades necesarias para el alimento de los animales, otra alga, Euglena, produce una proteína más parecida a la que produc en los animales alimentados con productos agrícolas; sin embargo, puede producir una cantidad 100 veces mayor de proteínas que los animales.

Recientemente, se intentó con todo éxito aplicar la fotosíntesis controlada empleando aguas cloacales como medio de cultivo. Se asegura que los residuos cloacales pueden ser empleados y reutilizados un número indefinido de ve ces, y al hacerlo así, podrían producirse cantidades de alimentos sin precedentes con costos al alcance de la mayor parte de las comunidades. En las aguas cloacales, las bacterias descomponen la materia orgánica y producen CO2. Las algas utilizan este CO2 para la fotosíntesis. Esta, a su vez, provee el oxígeno necesario para la biooxidación de la materia orgánica. Se establece, de este modo, una especie de simbiosis entre las bacterias y las algas.

Se ha considerado seriamente la posibilidad de reprocesar los residuos cloacales en los proyectos de viajes espaciales, donde los problemas del suministro de alimentos y de oxígeno, así como la disposición de los desechos, residuos cloacales y dióxidos de carbono, son muy serios.

Durante siglos, los habitantes de la región cercana al lago Chad, en Africa, han empleado el alga azulada Spirulina como valiosa fuente de alimento proteico. Las aguas del lago Chad son alcalinas y, por tanto, pueden disolver el CO2 a mucho mayor concentración que un medio neutro. Spirulina crece sin inconvenientes en el medio alcalino, beneficiándose del gran suministro de CO2. Recientemente, se ha introducido la producción experimental de Spirulina en varios países, entre ellos México.