Realidades distantes: Avances experimentales

Como muchos ya sabrán, me encuentro trabajando en el desarrollo de mi experimento con el cual pretendo encontrar las concentraciones óptimas de nutrientes que permitan a la microalga Chaetoceros muelleri acumular la mayor cantidad de lípidos para obtener biodiesel.

Pues bien, el objetivo de esta entrada es dar a conocer los avances alcanzados hasta la fecha, así como algunas modificaciones que se hicieron a los objetivos del trabajo. Primero habré de hacer notar que la especie de estudio, como lo mencioné anteriormente, es la microalga Chaetoceros muelleri. Además, los alcances del experimento se han ampliado, pues ahora no sólamente voy a estudiar el efecto de las concentraciones de nutrientes (N, P y Si) en el rendimiento lipídico de la especie, sino también el efecto que tiene en el experimento el tiempo de cultivo. Aunado a esto, inicialmente dichas concentraciones de nutrientes iban a variar en tres niveles de concentración; ahora se estudiarán cinco niveles distintos de concentración.

En el cultivo adecuado de microalgas entran en acción cinco factores principales:

La concentración de nutrientes.
La temperatura.
La iluminación.
La salinidad.
La edad del cultivo.

Definición de las variables.
Se desea cononer la siguiente información. A este tipo de variables se les denomina variables respuesta:

Concentración celular. Es decir, el número de microalgas que hay en el medio de cultivo.
Contenido de lípidos de la biomasa obtenida. Es necesario conocer qué tanto aceite contiene la microalga (porcentaje en peso seco).
Perfil lipídico. Para la producción de biodiesel es necesario obtener el mayor número de ácidos grasos monoinsaturados; y es mediante un análisis del perfil de los ácidos grasos, que es posible conocer las cantidades de cada tipo de aceites contenidos en la biomasa.

Las variables con las que se va a trabajar para conocer los valores deseados de las variables respuesta se llaman variables independientes, y éstas son:

Concentración de Nitrógeno (g/L).
Concentración de Fósforo (g/L).
Concentración de Silicio (g/L).
Tiempo de cultivo (días).

El efecto de la limitación de nutrientes en la microalga.
La microalga, al estar suspendida en la columna de agua del medio de cultivo, está constantemente fijando el CO2 que se encuentra disuelto. Con la ayuda de Nitratos y Fosfatos, ésta toma el CO2 y realiza la síntesis de proteínas; pero cuando el medio está limitado o deficiente de Nitrógeno o Fósforo, no puede crear las proteínas y aminoácidos necesarios, sin embargo sigue captando el CO2 del medio, por lo que cambia su actividad metabólica y empieza a sintetizar carbohidratos y lípidos.

Para el caso de las diatomeas (Chaetoceros muelleri es una diatomea), la concentración de Silicio en el medio de cultivo juega un papel fundamental en relación al contenido de lípidos. La pared celular de éste tipo de microalgas se compone principalmente de Silicio. Para que ésta pueda llegar a la reproducción celular, es decir a la formación de "células hijas", la pared celular debe alcanzar cierto grado de madurez; por lo que al haber un déficit de este nutriente, la microalga no puede concretar este proceso, cambiando así la ruta metabólica para la producción de lípidos.

El análisis estadístico.
Con la ayuda de un modelo matemático, conocido como Diseño de Composición Central (o diseño central compuesto), podré conocer el valor óptimo de la variable respuesta que espero obtener. A continuación comparto la ecuación matemática del modelo:

En donde:
la y es la variable respuesta.
las Betas son los coheficientes (éstos valores se encontrarán matemáticamente).
las x's son los valores de las variables independientes (concentraciones de nutrientes y tiempo de cultivo).

La utilización de dicho diseño permitirá utilizar un modelo de superficie de respuesta, a modo de encontrar los puntos óptimos de las variables independientes para obtener el mayor número de células y mayor cantidad de lípidos en la microalga.