ene - jun 2024
Vol. 5 - Núm. 8
e-ISSN 2600-6006
Revista Cientíca Multidisciplinaria
ULEAM Bahía Magazine (UBM)
APLICACIONES
DE LA BIOMASA ALGAL COMO MATERIA PRIMA
EN LA PRODUCCIÓN DE BIOPOLÍMEROS.
Applications of seaweed biomass as raw material
in the production of biopolymers.
Resumen
El presente trabajo analiza la importancia del uso de la biomasa extraída de las algas en
los diferentes campos de la industria. Esta materia orgánica derivada de varias especies
de algas desempeña un papel crucial e importante en los sistemas acuáticos y en el
equilibrio global del carbono. Estos extractos son comúnmente usados en la industria
alimentaria, cosmética, farmacéutica y ahora con futuras aplicaciones en el campo
industrial. La versatilidad de este compuesto denominado biomasa algal radica en sus
múltiples capacidades para sacar el máximo aprovechamiento y de esta manera producir
una amplia gama de compuestos valiosos, tales como; lípidos, proteínas, carbohidratos,
pigmentos y mucha variedad de polisacáridos; donde al ser extraídos y aprovechados
generaran cambios en distintas áreas. Al adentrarnos en esta investigación, este
compuesto ha despertado un interés signicativo en la comunidad cientíca, y de esta
manera abordar problemas proporcionar soluciones innovadoras en diversos campos.
La nalidad de esta biomasa algal es ser usada como fuente alterna para la obtención de
biopolímeros naturales, con el n de utilizarse en la creación y producción de nuevos
bioplásticos; los cuales estos por sus propiedades tanto física como químicas, están
destinados a ser el potencial reemplazo a la producción de los plásticos convencionales
de los que dependemos actualmente. Todo esto conlleva a que; se desarrolle futuras
innovaciones y de esta manera dar soluciones a los desafíos actuales y de esta manera
poder tener un impacto duradero en la sostenibilidad y el desarrollo humano.
Palabras clave: Biomasa algal, biopolímeros, clúster, producción.
Abstract
This paper analyzes the importance of using biomass extracted from algae en various
industries. This organic material derived from various species of algae plays a crucial
and signicant role in aquatic systems and the global carbon balance. These extracts
are commonly used en the food, cosmetic, and pharmaceutical industries, and now have
potential future applications en the industrial eld. The versatility of this compound,
known as algal biomass, lies en its multiple capabilities to make the most of it and thus
produce a wide range of valuable compounds, such as lipids, proteins, carbohydrates,
pigments, and a variety of polysaccharides. When these are extracted and utilized,
they will bring about changes en dierent areas. As we delve into this research, this
compound has sparked signicant interest en the scientic community, thus addressing
problems and providing innovative solutions en various elds. The purpose of this algal
biomass is to be used as an alternative source for obtaining natural biopolymers, with
the aim of using them in the creation and production of new bioplastics. Due to their
physical and chemical properties, these bioplastics are intended to potentially replace
the production of conventional plastics that we currently depend on. All of this leads to
the development of future innovations and thus providing solutions to current challenges,
ultimately making a lasting impact on sustainability and human development.
keywords: Algal Biomass, Biopolymers, Clúster, Production.
Klever José Delgado Moreira
https://orcid.org/0009-0009-6958-3463
klever.jose@gmail.com
Christian Simon Rivadeneira Barcia
https://orcid.org/0000-0002-1131-6460
christian.rivadeneira@uleam.edu.ec
Universidad Laica Eloy Alfaro de
Manabí, Manta, Ecuador
Recibido: 06/09/2023 – Revisado: 10/10/2023 - Publicado: 18/01/2024
DOI: https://doi.org/10.56124/ubm.v5i8.0014
Cita sugerida APA - 7ma. Edición
Delgado Moreira, K., & Rivadeneira Barcia, C. (2024). Aplicaciones de la
biomasa algal como materia prima en la producción de biopolímeros. ULEAM Bahía
Magazine, 5(8), 115-122. Obtenido de https://revistas.uleam.edu.ec/index.php/uleam_
bahia_magazine/article/view/445
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Introducción
En los últimos diez años, la biomasa algal ha tenido un auge
de crecimiento signicativo, destinando así en la generación
de energía limpia y más que todo en la producción de nuevos
materiales biodegradables (Moix, 2014). Últimas investigaciones
datan que en América Latina y el Caribe y la África Subsahariana
se encuentran como pioneros potenciales en la producción
de biomasa algal y de por sí, desempeña un papel importante
en el desarrollo de la economía (García, 2021). Reriéndose
al uso de la biomasa algal, existe un gran amplio campo de
interés; donde está compuesto fotosintético es protagonista de
muchos usos potenciales, impulsando así una exploración de
aplicaciones multifacéticas en numerosos campos de la industria.
Si nos adentramos al campo de la nutrición, en la farmacéutica,
ecológica y la industrial; encontramos varias nuevas alternativas
de conjugaciones de esta biomasa con otros compuestos ya sea de
la índole que sea, estos ofrecen el mejoramiento de productos con
el objetivo de aumentar su valor, calidad y utilidad en el campo
de todas las industrias, probando así que; este compuesto tiene
un increíble e interesante crecimiento de acuerdo al potencial
que este posee, abordando así soluciones sostenibles. Los
bioplásticos acogen el mercado principal de bioproductos que se
comercializan dentro de la economía basada en la obtención de la
biomasa algal. Estos bioplásticos tienen antecedentes históricos
que datan desde hace más de 150 años y actualmente estamos en
una nueva era donde la reaparición de estos materiales impulsa
el perfeccionamiento y progreso de nuevas biotecnologías, la
preservación y sostenibilidad del medio ambiente (Sánchez,
2023). Como última instancia, el mejoramiento de alagas en el
campo de las industrias es un proceso multidisciplinario que la
involucra el uso de todas las ciencias conocidas, y a medida que
la investigación avanza, es probable que veamos más avances en
modicación genéticas de estas; para así, adaptarlas a diversos
campos de las industrias, lo que podría tener un impacto
signicativo en la sostenibilidad y la innovación en diferentes
sectores importantes.
Biomasa
La Biomasa es un compuesto orgánico de organismos
fotosintéticos extraídos de la biomasa algal, con un gran potencial
de fuente bioenergética y de bioproductos (Calderon, 2021). Una
de las principales características es que son fuentes primarias de
carbono neutral y es relativamente económicas en comparación
con otra fuente de materia prima no renovables al ser una materia
prima renovable (Valdéz, 2021).
Este compuesto al ser una biomasa clasicada como un
compuesto netamente energético (acuoso=algas) y de un gran uso
agroindustrial, en el proceso que se reere al de extracción de
estas, obtenemos compuestos valiosos ricos en yodo y a partir de
ellas otros como lo es el agar, el carragenano y las alginas; donde
actualmente estos son ampliamente utilizados en cualquier campo
industrial (Vilma Quitral, Carla Morales, Marcela Sepulveda,
Marco Schwartz, 2012).
Como punto referencial la biomasa según su aplicación se puede
clasicar en tres tipos llamados de por sí generaciones. La biomasa
que es de primera generación se reere a cultivos con el n de
consumo humano, de segunda generación se reere a aquella
biomasa que permite mayor alcance al problema de sostenibilidad
y de por sí en el desarrollo de obtención de bioproductos y la
biomasa de tercera generación corresponde a aquellas que tiene
como n potencial energético e investigaciones que corresponden
al mayor avance cientíco (Rincón, 2017).
Figura 1.
Aplicaciones Potenciales (Manuel Jimenez Escobedo, 2021).
Elaboración propia
Biopolímeros
Los biopolímeros son compuestos sintetizados por organismos
vivos que desempeñan varias funcionales biológicas. En la actua-
lidad estos biopolímeros pueden combinarse con moléculas sin-
téticas para así mejorar cualidades y propiedades de resistencia
y exibilidad. Esos mismos al ser sintetizados por organismos
vivos estos suelen descomponerse de forma natural en el medio
ambiente (Rodríguez, 2019).
Figura 2.
Clases Principales de Biopolímeros (Flores Juani-
ta, Aidé Galindo, Elisa Muzzquiz, Maria Soria, 2021).
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Elaboración propia
En términos generales las algas son organismos capaces de pro-
ducir sus propios biopolímeros. Estos son polisacáridos natura-
les con propiedades útiles como lo son en el campo de industria
(Azevedo, 2020).
Tabla 1.
Tipos de Biopolímero Naturales Extraídos de la Biomasa (Rami-
rez, 2018).
ALGAS
AGAR
Mezcla heterogénea de polisacári-
dos. Los principales componentes de
la cadena son la galactopiranosa.
ALGINATO
Mezcla heterogénea. Principal com-
ponente es el ácido manurónico y
unidos por enlaces glucosídicos.
CARRAGENINA
Mezcla heterogénea de polisacári-
dos. Sus componentes principales
son la galactosa.
FUCOIDAN
Mezcla heterogénea. Su componente
es la fucosa unida por enlaces glu-
cosídicos.
Elaboración propia
Los polímeros naturales que se pueden extraer del compuesto de
biomasa algal encontramos los siguientes:
Alginato: Es un biopolímero no toxico, biodegradable, biocom-
patible, soluble y renovable; extraído normalmente de las algas
pardas (Phaeophyceae). La aplicación de estas destacamos en los
siguientes campos de la:
• Industria Farmacéutica: Usado como espesante para
cremas y medicamentos tópicos.
• Industria Química: Usado para la formulación de deter-
gentes de ropa.
• Industria Textil: Usado para el mejoramiento de la ropa
y el papel en el dimensionamiento de su supercie.
• Industria Gastronómica: Usado para la conservación de
helados, viscosidad necesaria y para el mantenimiento de los mi-
croorganismos probióticos microencapsulados.
• Industria Biotecnológica: Usado para un correcto nivel
de actividad enzimática en la producción de vacunas.
• Industria Biomédica: Usado para la producción de fár-
macos oftalmológicos.
• Industria Informática: Usado para la creación de mate-
riales 3D. (Hurtado, 2020)
Agar: Es un polisacárido, de una subdivisión de la Carragenina
que es un biopolímero extraído normalmente de las algas rojas
(Rhodophyta). La aplicación de estas destacamos los siguientes:
• Industria Alimentaria: Usado como espesante y estabi-
lizador.
• Industria de Bebidas: Usado como coagulante, median-
te un proceso químico en el que las sustancias coloidales se coa-
gulan en el agua, lo que permite la decantación y ltración de lo
que es en la elaboración de jugos, vinos y cerveza.
• Industria Farmacéutica: Usado como ingrediente para
la formulación de tabletas, capsulas médicas, lubricantes, trata-
mientos gastrointestinales y como agente antibiótico.
• Industria Cosmética: Usado como espesante natural, lo
que proporciona preservación y mejora el rendimiento del pro-
ducto (Mabeau, 1991)
Carragenina: Es un biopolímero sulfatado, normalmente extraído
de las algas rojas (Rhodophyceaes). Dentro de la aplicación de
estas se destaca lo siguiente:
• Industria Alimentaria: Su mayor auge ha tenido en este
campo, por sus propiedades especiales como gelicante, estabili-
zante y espesante; por la capacidad de generar estas funciones en
medios acuosos a muy bajas concentraciones.
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Fucoidanos: Es un polisacárido sulfatado, que normalmente es
extraído de las algas pardas (Phaeophyceae). Dentro de la aplica-
ción de esta se destaca lo siguiente:
• Industria Biomédica: Usado como anticoagulante y an-
titrombótica.
• Industria Biotecnológica: Usado como compuesto anti-
viral en la medicina clínica.
• Industria Farmacéutica: Usado como antibiótico para
personas que sufren malestares gástricos y como uso terapéutico
después de cirugías. (Trujillo, 2019)
Tabla 2.
Clasicación de Biopolímeros por su Funcionalidad (Domín-
guez, 2020). Algas productoras de biopolímeros
FUNCION BIOPOLÍMERO
Gelicante
Agar, agarosa, alginato, schizolano, ge-
latina, quitosano, pectinas, curdlano.
Espesante
Gomas: guar, arábiga, xantana, tragacan-
to, guar. (algarrobos)
Emulsicador Alginato, goma xantana, pectinas.
Estabilizador
Gomas: guar, arábiga, xantana, carrageni-
na, guar. (algarrobos)
Medicina
Celulosa, alginato, ácido hialurónico, co-
lágeno, goma guar, fucoidan, quitosano.
Elaboración propia
Las algas son el organismo viviente más antiguo de nuestro pla-
neta, tradicionalmente se clasica como vegetal; este es un orga-
nismo my capaz por su peculiaridad de obtener su propia ener-
gía gracias a la capacidad de realizar el proceso de fotosíntesis
(Piedrahita, 2017). Normalmente existe una variedad descomunal
de especies que datan aproximadamente de 30.000 mil especies
conocidas. De acuerdo a su clasicación encontramos que estas
se las puede dividir por macroalgas y microalgas (Acosta, 2023).
Macroalgas: Se destacan los siguientes tipos:
• Algas Verdes o Clorophyta: Son las algas pertenecien-
tes al grupo que tienen clorola A y B. Habitan en agua dulce y
hábitats marinos. gracias a su capacidad de adaptación (Moreno,
2021).
• Algas Rojas o Rodophyta: Se las conoce como rodó-
tas, porque realizan funciones fotosintéticas y tienen clorola A y
D; cuya principal característica es que pueden encontrarse a más
de 130 metros de nivel de profundidad (Cubas, 2008).
• Algas Pardas o Phaeophyta: Son propias de ecosiste-
mas marinos, teniendo como referencia que se encuentran en cos-
tas rocosas. Normalmente aparecen como algas otantes y libres,
presentan clorola A y C (Annie May García, 2022)
Imagen 1.
Clasicación de Algas (Irigoyen, 2020).
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Tabla 3.
Cuadro Comparativo de Macroalgas (Ann, 2021)
CARACTERÍSTICA ALGAS ROJAS ALGAS PARDAS ALGAS VERDES
Clase Taxonómica Rhodophyta Phaeophyceae Chlorophyta
Pigmentos Clorola a, Ficobiliproteínas Clorola a y c, Fucoxantina Clorola a y b
Color Rojo Pardo-Oliva Verde
Almacenamiento de Energía Almidón y Floridean Laminaran y Manitol Almidón
Células Flageladas Ausentes Puede haber, como no En algunas especies
Pared Celular Celulosa y Sulfato de Agar Celulosa y Alginato Celulosa y Pectina
Distribución Principalmente Marino
Principalmente Marino y
Dulceacuícola
Generalmente Dulceacuícola
Estructuras Notables Cistocarpos, Carposporotos
Laminarinas, Fucoides y
Sargazos
Volvox, Spirogyra, Ulva
Elaboración propia
Metodología
Producción y extracción de biopolímeros
La extracción de biopolímeros de macroalgas es un proceso im-
portante en diversas aplicaciones industriales y biotecnológicas,
ya que estos biopolímeros tienen propiedades únicas y valiosas,
como gelicación, estabilidad, y propiedades bioactivas. Aquí se
presentan algunas metodologías comunes para la extracción de
biopolímeros de macroalgas:
• Extracción con agua caliente (hot water extraction):
En esta metodología, las macroalgas se tratan con agua caliente
para romper las paredes celulares y liberar los biopolímeros. La
temperatura y el tiempo de tratamiento varían según el tipo de
macroalga y el biopolímero deseado. Luego, la mezcla se enfría y
se separa para obtener el extracto (Hugh, 2002).
• Extracción con solventes orgánicos: En este enfoque,
los biopolímeros se extraen utilizando solventes orgánicos como
etanol, metanol o acetona. Estos solventes disuelven los biopo-
límeros y luego se elimina el solvente para obtener el extracto
deseado (Reyma, 2018).
• Extracción con álcalis (alkali treatment): En esta meto-
dología, las macroalgas se tratan con soluciones alcalinas, como
hidróxido de sodio, para romper las paredes celulares y liberar
los biopolímeros. Luego, se neutraliza la solución alcalina para
obtener el extracto (Plaza, 2012).
• Extracción con enzimas: Las enzimas especícas pue-
den ser utilizadas para degradar las paredes celulares de las ma-
croalgas y liberar los biopolímeros. Las enzimas como las celu-
lasas y alginasas son comúnmente utilizadas para este propósito
(Fleurence, 2019).
• Extracción asistida por microondas: Las microondas
se utilizan para calentar la muestra de macroalga, lo que acele-
ra el proceso de extracción. Esto puede ser útil para aumentar
la eciencia de extracción y reducir el tiempo de procesamiento
(Shahidi, 2018).
• Extracción asistida por ultrasonido: La aplicación de
ultrasonido de alta frecuencia a la muestra de macroalga puede
ayudar a romper las paredes celulares y facilitar la liberación de
los biopolímeros (Corona, Edith, 2016).
• Extracción por autoclave: En este método, las macroal-
gas se someten en altas temperaturas y presiones en una autocla-
ve, lo que ayuda a descomponer las estructuras celulares y liberar
los biopolímeros (Duran, 2022).
• Extracción por hidrólisis ácida: En esta técnica, las ma-
croalgas se tratan con ácido para hidrolizar las estructuras celu-
lares y liberar los biopolímeros. Luego, se neutraliza la solución
ácida para obtener el extracto (Tiwari, 2020)
Tabla 4.
Métodos de Extracción de Biopolímeros de Algas (Filipigh,
2021).
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METODO MECANISMO VENTAJAS DESVENTAJAS
PARAMETROS
DE CONTROL
CITAS BIBLIO-
GRÁFICAS
EXTRACCIÓN
CON AGUA CA-
LIENTE
Proceso de Fuerza
Centrifuga
Reducción de
Disolventes
Flujo contraco-
rriente
Temperatura
(Zhong, Luua, Wal-
sem, Johan Van,
Shihm Simons, 2013)
SOLVENTE
ORGANICO
Proceso de Reac-
ción/Acción
Electroextracción
Compuesto Hidro-
fóbicos
Solubilidad
Orgánico
(Yañez, 2022)
EXTRACCIÓN
CON ALCALIS
Proceso de Liqui-
do/Liquido
Cromatografía
Solubilidad Carga-
da/Neutra
Anidad de PH (Laurence, 2021)
ENZIMAS
Hidrólisis
Reducción de
disolventes
Necesidad de opti-
mizar Enzimas
Concentración
Uso adecuado
Máxima actividad
(Madhy, 2019)
MICROONDAS
Irradiación con
Microondas
Reducción de
disolventes
Eciencia impre-
visible con disol-
ventes polares o
volátiles
Agitación
Tiempo
Potencia
(Onumaegbu, 2019)
ULTRASONIDO
Cavitación Acús-
tica
Reducción de
tiempo y uso de
disolventes
Dicultad de En-
friamiento
Frecuencia
Tiempo
Potencia
(Vérnes, 2019)
AUTOCLAVE
Ebullición de
Vapor
Debilitación de
Lípidos
Dicultad de En-
friamiento
Temperatura
Tiempo
Rendimiento
(Miranda, 2020)
HIDRÓLISIS
ÁCIDA
Mecanismo Cata-
lizador
Rendimiento de
Oxidación
Impacto Ambiental
Tiempo
Eciencia
Escalabilidad
(Nitzos, 2020)
Elaboración propia
Es importante considerar que la elección de la metodología de
extracción dependerá del tipo de biopolímero que se busca ob-
tener, así como de las propiedades y características especícas
de las macroalgas utilizadas. Cada método tiene sus ventajas y
desventajas en términos de eciencia, calidad del extracto y es-
calabilidad. Además, es crucial garantizar prácticas sostenibles y
respetuosas con el medio ambiente durante el proceso de extrac-
ción (Reyma, 2018).
Tabla 5.
Principales Ventajas y Desventajas de Métodos Modernos de Ex-
tracción (Adrian Espinoza, 2020).
MÉTODOS EXTRACTIVOS VENTAJAS DESVENTAJAS
TRADICIONALES
Bajo Costo
Facilidad de Operación
Requiere menos procesos Experimentales
Elevado consumo de solventes orgánicos y
son totalmente tóxicos
Periodos prolongados
Menor rendimiento
Operación manual
MODERNOS
Menor tiempo de extracción
Aumenta el rendimiento y calidad de los re-
activos
Considerados ¨Tecnología Verde¨
Automatizado
Procesos optimizados
Reducen y eliminan los solventes toxicos
Tecnología costosa
Requiere personal especializado y capaci-
tado
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Conclusiones
La información obtenida de las investigaciones consultadas in-
dica que la biomasa algal por medio del uso y producción de
macroalgas es una fuente viable y prometedora en la solución
de múltiples áreas cruciales para nuestro futuro. A medida que
enfrentamos desafíos globales como el cambio climático, la segu-
ridad alimentaria y la búsqueda de fuentes de energía renovable,
las algas emergen como una fuente versátil y eciente de recur-
sos. No obstante, es esencial abordar desafíos relacionados con
la producción a gran escala, la gestión responsable de recursos
acuáticos y la minimización de impactos ambientales.
Mediante la inversión en investigación, desarrollo y regulaciones
adecuadas, podemos aprovechar plenamente los benecios de la
biomasa algal y encaminarnos hacia un futuro donde la tecnolo-
gía y la naturaleza colaboren armoniosamente para el bienestar de
nuestro planeta y sus habitantes.
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