Evaluación de condiciones operativas para el crecimiento eficiente de microalgas en fotobiorreactor tubular de flujo continuo
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Date
2025-09-01
Authors
Journal Title
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
This thesis evaluates the operational conditions that affect the growth of a microalgae consortium (MAAL 58) in a continuous-flow tubular photobioreactor, with the purpose of establishing the most representative kinetic model for biomass production. The effect of parameters such as temperature and light intensity was studied, controlling the pH at two levels (8.3 and 9). The methodology included the construction of a pilot-scale photobioreactor, daily monitoring of cell growth and nitrates, and the subsequent quantification of protein in the dry, lyophilized biomass using the Bradford method. The results showed that a pH of 9 and light stability greater than 6000 lux favored higher growth, reaching a maximum productivity of 22 mg/L/day and a protein content of up to 40.6 mg/ml in the final biomass. Upon validating the kinetic models, it was determined that the Monod and Monod-with-light-intensity models were inadequate, whereas the Contois model was the only one that provided an acceptable fit (R² up to 0.99), validating that the kinetics are influenced by inhibition by the biomass itself.
Although the statistical analysis found no significant dependence of growth on the environmental parameters, it is concluded that the system is viable for producing protein-rich biomass and that its complex kinetics are best described by the Contois model.
Resumen
El presente trabajo de titulación evalúa las condiciones operativas que inciden en el crecimiento de un consorcio de microalgas (MAAL 58) en un fotobiorreactor tubular de flujo continuo, con el propósito de establecer el modelo cinético más representativo para la producción de biomasa. Se estudió el efecto de parámetros como la temperatura y la intensidad lumínica, controlando el pH en dos niveles (8.3 y 9). La metodología incluyó la construcción de un fotobiorreactor a escala piloto, el monitoreo diario del crecimiento celular y los nitratos, y la posterior cuantificación de proteínas en la biomasa seca mediante el método de Bradford. Los resultados mostraron que un pH de 9 y una estabilidad lumínica superior a 6000 lux favorecieron un mayor crecimiento, alcanzando una productividad máxima de 22 mg/L/día y un contenido de proteína de hasta 40.6 mg/ml en la biomasa final. Al validar los modelos cinéticos, se determinó que los modelos de Monod y Monod con intensidad lumínica resultaron inadecuados, mientras que el modelo de Contois fue el único que se ajustó de manera aceptable (R² de hasta 0.99), validando que la cinética está influenciada por la inhibición de la propia biomasa. A pesar de que el análisis estadístico no encontró una dependencia significativa del crecimiento con los parámetros ambientales, se concluye que el sistema es viable para producir biomasa rica en proteínas y que su compleja cinética es mejor descrita por el modelo de Contois.
Keywords
Ingeniería Química, Biomasa, Cinética de crecimiento
Citation
Código de tesis
TQ; 657
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Químico