Algae encapsulation into silica monoliths synthesized by high internal phase emulsions (HIPE)

Abstract

Las aplicaciones biotecnológicas de las microalgas se extienden dentro de diferentes e importantes campos de investigación, desde el más antiguo centrado en la nutrición humana hasta el más novedoso como fuente de energía renovable. Pero el área donde se desarrolla la mayor parte de la investigación es la bioremediación del aire al absorber CO2 y la producción de biocombustibles. Estos asombrosos organismos representan una buena fuente de biomasa que proviene de la producción de metabolitos de alto valor como lípidos y carbohidratos. La actividad metabólica es posible gracias a la fotosíntesis, donde la molécula de clorofila contenida en las algas verdes está directamente involucrada en el inicio de una serie de reacciones químicas para obtener oxígeno y azúcares a partir del CO2 y del agua en presencia de la luz solar. Con el propósito de fijar el CO2 a través de la eficiente fotosíntesis de las microalgas, este trabajo propone la encapsulación de algas dentro de un monolito de sílice con porosidad jerarquizada mediante emulsiones con alto contenido de fase interna (HIPE) como un nuevo método de síntesis de monolitos bio-híbridos. Para evaluar la viabilidad y la evolución de las microalgas inmovilizadas dentro de los monolitos, la investigación se basó en las propiedades fluorescentes de la clorofila y se caracterizó por espectroscopia y microscopía de fluorescencia. También se llevó a cabo la caracterización espectroscopia de reflectancia difusa de UV-Vis (DRS UV-Vis) para corroborar el análisis cualitativo de la espectroscopia de fluorescencia. Los espectros de los monolitos donde la encapsulación fue exitosa presentaron los picos relevantes de la clorofila tanto en absorción como en fluorescencia. La técnica novedosa y de bajo costo desarrollada en este trabajo para la inmovilización de Chlorella vulgaris logró una estabilidad a largo plazo de al menos 250 días. La actividad fotosintética se mantuvo sin la alimentación constante de la microalga. Este monolito biohíbrido podría aplicarse en el futuro como un fotobiorreactor ecológico que captura CO2 y produce materias primas de alto valor así como la descontaminación de agua.