Resumen de Modelling biodiesel production from microalgae, using industrial wastewater as a growth medium

Karen Perez, Danny Waldir Ibarra Vega, Miguel Ballen Segura

• español

  En este trabajo, se presenta un modelo matemático validado con datos experimentales para el análisis de la producción de biodiesel a partir de biomasa microalgal, utilizando como sustrato alternativo aguas residuales industriales. Para su desarrollo se utilizó la metodología de dinámica de sistemas y se obtuvo el modelo matemático que representa la producción de biomasa y lípidos, así como la generación de biodiesel a partir del aceite microalgal. La generación de biomasa fue representada por un modelo básico de crecimiento el cual asume que no existe restricción por nutrientes. Esta genera una cantidad de lípidos en función al ratio nitrógeno-fosforo que presenta el efluente industrial, con mayor producción en condiciones de baja concentración de nitrógeno. Finalmente, estos lípidos son transformados en una cantidad de ácidos grasos metiléster (Biodiesel) que varía en función a una tasa de transesterificación. La validación y calibración del comportamiento del modelo, se llevó a cabo con datos experimentales obtenidos en ensayos de crecimiento de la microalga Scenedesmus sp. En aguas residuales de la industria textil y la industria del curtido de pieles (curtiembres). La simulación del modelo representó con aproximación significativa el crecimiento en aguas residuales y la generación de lípidos para Scenedesmus sp. Así mismo, se evidenció que el agua residual de curtiembres permitiría una mayor producción de biodiesel al favorecer la generación de biomasa rica en cantidad de lípidos. De esta forma el modelo planteado puede ser una herramienta útil para evaluar la producción de biodiesel utilizando aguas residuales industriales como sustratos alternativos de crecimiento.

• English

  This paper presents a mathematical model validated with experimental data for the analysis of biodiesel production from microalgae biomass, using as an alternative substrate industrial wastewater. System dynamics methodology was used for its development, by which the mathematical model representing the production of biomass and lipids was obtained, as well as the generation of biodiesel from microalgae oil. Biomass generation was represented by a basic growth model which assumes that there is no restriction for nutrients. This biomass generates a quantity of lipids according to the nitrogen-phosphorus ratio present in the industrial effluent, with higher production under low nitrogen concentration. Finally, these lipids are transformed into an amount of fatty acid methyl-ester that varies at a rate of transesterification. Validation and calibration of model behavior, was performed with experimental data obtained in tests of the Scenedesmus sp. microalgae growth in wastewater from the textile and tanning industry. The simulation of the model represented with significant approximation the growth and the generation of lipids for Scenedesmus sp. Furthermore, it was shown that wastewater from tanneries would allow increased production of biodiesel by favoring the generation of biomass rich in amount of lipids. Thus, the proposed model can be a useful tool for assessing the production of biodiesel using industrial wastewater as alternative growth substrates.