Resumen Las microalgas juegan un rol muy importante en la cadena alimenticia de la acuicultura, ya que estas son utilizadas en la nutrición y cría de moluscos, camarones y peces en sus diferentes etapas de crecimiento. Tetraselmis sp., es una microalga reconocida por sus aplicaciones como alimento vivo en acuicultura y sus parámetros de crecimiento pueden variar de acuerdo a las condiciones de cultivo. En este sentido, fueron evaluadas diferentes condiciones de crecimiento como medio de cultivo empleado, fertilizante comercial, fotoperiodo (12:12 y 24:0) y salinidad (0-55 gL-1) para obtener diferentes parámetros cinéticos de crecimiento. Las mejores condiciones de cultivo se alcanzaron con un fertilizante comercial, un fotoperiodo 12:12, salinidad del 35 gL-1, una velocidad específica de crecimiento de 1,071 d-1, tiempo de duplicación de 0,64 días, rendimientos (Yx/s) de biomasa respecto al consumo de nitrato, fósforo y amonio de 4,3; 37,7; 10,5 (gg-1) respectivamente, con un contenido de proteínas del 55% (p/p). Adicionalmente, se evaluó el modelo de Gompertz para la producción de biomasa presentando un buen ajuste (r2=0,9) entre el modelo y los resultados experimentales.

Abstract Microalgae play a very important role in the food chain of aquaculture, they have already been used in the nutrition and breeding of mollusks, shrimps and fish in their different stages of growth. Tetraselmis sp. is a recognized microalgae for its applications as live feed in aquaculture and its grow could vary according to the culture conditions. In this sense, different growing conditions such as culture medium, comercial fertilizer, photoperiod (12:12 and 24:0) and salinity (0-55 gL-1) were evaluated to obtain different growth kinetic parameters. The best growing conditions were achieved with a commercial fertilizer, a 12:12 photoperiod, salinity of 35 gL-1, a specific growth rate of 1.071 d-1, doubling time of 0.64 days, yields (Yx/s) of biomass with respect to the consumption of nitrate, phosphorus and ammonium of 4.3; 37.7; 10.5 (gg-1) respectively, with a protein content of 55% (w/w). In addition, the Gompertz model for biomass production was evaluated, presenting a good fit (r2 = 0.9) between the model and the experimental results.

Resumo As microalgas são muito importantes na dieta alimentar da acuicultura, são aquelas que são utilizadas na nutrição e cría de moluscos, camarões e peças em diferentes fases de crescimento. Tetraselmis sp. é uma microalga reconhecida por suas aplicações como ração viva na aquicultura e sus parámetros de crescimento podem variar de acordo com as condiciones de cultivo. Neste sentido, foram avaliados diferentes condiciones de crescimento como meio de cultivo em fertilizante comercial, fotoperíodo (12:12 y 24: 0) e salinidade (0-55 gL-1) a fim de obter diferentes parâmetros cinéticos de crescimento. As melhores condições de cultivo foram obtidas com fertilizante comercial, fotoperíodo 12:12, salinidade de 35 gL-1, taxa de crescimento específico de 1,071 d-1, tempo de duplicação de 0,64 dias, rendimento (Yx/s) biomassa em relação ao consumo de nitrato, fósforo e amônio de 4,3; 37,7; 10,5 (gg-1) respectivamente, porcentagem de proteína 55% (p/p). Adicionalmente, o modelo de Gompertz foi avaliado para produção de biomassa apresentando um bom ajuste (r2 = 0,9) entre o modelo e os resultados experimentais.

ABSTRACT • The cultivation of microalgae has important interests from the economic point of view with the production of medicines, antiseptics, protein-vitamin supplements and biofuels such as hydrogen, ethanol and biodiesel, as well as for bio remediation of the environment contributing to the mitigation of CO2 in the atmosphere and wastewater treatment. In this work, a dynamic model is presented that describes the symbiotic growth of the microalgae Chlorella vulgaris and bacteria, in an open-air thin-film photobioreactor of 3,500 m2, used for the treatment of liquid pig waste. A novel procedure is developed to estimate the pH value and a new kinetic equation for the growth of microalgae is proposed. MATLAB software R2009b was used to develop a program that allows estimating the temperature of the culture suspension and the variation of the process parameters (concentration of algae and bacteria, concentration of organic matter in terms of biochemical oxygen demand, pH, concentration of dissolved oxygen, dissolved carbon dioxide concentration, dissolved ammonia nitrogen concentration, and dissolved ortho-phosphates). The correlation between the experimental process parameters and those obtained with the program is demonstrated, with an error of less than 10% in all cases. The productivity per unit of cultivation area obtained with the program is compared with the real data obtained and the maximum error is ± 4%.

RESUMEN • El cultivo de microalgas tiene intereses importantes desde el punto de vista económico con la producción de medicamentos, antisépticos, suplementos proteico-vitamínicos y biocombustibles como hidrogeno, etanol y biodiesel, así como para bio-remediación del medio ambiente contribuyendo a la mitigación del CO2 en la atmósfera y al tratamiento de aguas residuales. En este trabajo se presenta un modelo dinámico que describe el crecimiento simbiótico de la microalga Chlorella vulgaris y bacterias, en un fotobiorreactor de capa fina a cielo abierto de 3500 m2 de área, utilizado para el tratamiento de residuales líquidos porcinos. Se desarrolla un procedimiento novedoso para estimar el valor del pH y se propone una nueva ecuación cinética de crecimiento de las microalgas. Se empleó MATLAB sofware R2009b para desarrollar un programa que permite estimar la temperatura de la suspensión de cultivo y la variación de los parámetros de proceso (concentración de algas y bacterias, concentración de materia orgánica en términos de demanda bioquímica de oxígeno, pH, concentración de oxígeno disuelto, concentración dióxido de carbono disuelto, concentración de nitrógeno amoniacal disuelto y orto-fosfatos disueltos). Se demuestra la correlación existente entre los parámetros experimentales de proceso y los obtenidos con el programa, con un error inferior a un 10% en todos los casos. La productividad por unidad de área de cultivo obtenida con el programa, es compara con los datos reales obtenidos y el error máximo es de ± 4%.

ABSTRACT The work was carried out in the Laboratory of Antibodies and Experimental Biomodels (LABEX) with the objective of evaluating the cultivation system of the microalgae Porphyridium cruentum. Bubble column photobioreactor was used in the experiments to obtain biomass. This allows introducing a new product to the market with a positive impact on the National Health System. Kinetic parameters of 0,29 d-1 and 2,37 d, were reached for the specific maximum growth rate and the doubling time respectively. The system is characterized as a low volumetric productivity with 0,09 g·L-1·d-1 and cellular density of 5,2 g·L-1 of wet biomass. Gompertz and Logistic models were evaluated for biomass description. Residual Sum of Squares (RSS), Akaike's Information Criterion Test (AIC) and coefficient R-Square were used as selection criteria. Logistic model described microalgal growth under the conditions used in this research with 0,9836 R2 coefficient.

RESUMEN La presente investigación se desarrolló en el Laboratorio de Anticuerpos y Biomodelos Experimentales (LABEX) teniendo como objetivo realizar una evaluación del sistema de cultivo de la microalga Porphyridium cruentum. Para la producción de biomasa se empleó un fotobiorreactor tipo columna de burbujeo. El desarrollo de esta tecnología permitirá introducir un nuevo producto al mercado, con un impacto positivo en el Sistema Nacional de Salud. Se alcanzaron parámetros cinéticos de 0,29 d-1 y 2,37 d para la velocidad específica de crecimiento máxima y el tiempo de duplicación respectivamente. El sistema resulta de baja productividad volumétrica con valor de 0,09 g·L-1·d-1 y densidad celular de 5,2 g·L-1 de biomasa húmeda. Se evaluaron los modelos matemáticos Gompertz y Logístico para la descripción de la formación de biomasa. Como criterios de selección se emplearon la suma de cuadrados de los residuos (SCR), el criterio de información de Akaike (AIC) y el coeficiente R2. El modelo Logístico es el que describe el crecimiento microalgal bajo las condiciones empleadas en esta investigación, con un coeficiente R2 de 0,983 6.

Resumen La viabilidad económica y energética de procesos basados en el uso de biomasa de microalgas requiere un sistema de cultivo eficiente. La obtención de biomasa algal se genera con base en la capacidad para crecer relativamente rápido, recolectarse a diario y cultivarse en estanques de tierra o fotobiorreactores cerrados que ocupan tierras de cultivo marginales. El objetivo del presente trabajo fue producir biomasa algal en un fotobiorreactor discontinuo a escala laboratorio. El equipo contó con 15 litros de capacidad, lámparas LED de 841.91 Lx distribuidos en 6 cilindros de acrílico. El cultivo se realizó por tres semanas. Los primeros tres cilindros contuvieron cepas de Chlorella vulgaris los otros tres Scenedesmus sp. Para el control de tiempo de exposición a la luz, se usó un temporizador, programado en fotoperíodos de 12 horas luz y 12 horas de oscuridad, se suministró dióxido de carbono (CO2) atmosférico al cultivo a través de una bomba de aire con un caudal de 0.0378 cm³ de CO2 /s, se realizaron también controles diarios de pH, ajustándolo a un rango entre 7.5 y 8.5, al igual que los valores de absorbancia, medidos a 750 nm, para evaluar el crecimiento de las microalgas. La biomasa fue sedimentada en recipientes de 20 litros, el sobrenadante fue retirado, la biomasa húmeda se centrifugó por 6 minutos a 840 rpm, conservando únicamente el pellet. Como resultado, las muestras liofilizadas conservaron las propiedades de la biomasa seca: 6.59 g de C. vulgaris y 9.74 g de Scenedesmus sp., las 2 muestras se guardaron en refrigeración, se concluyó que existe que hubo mayor producción de C. vulgaris frente a Scenedesmus sp.

Abstract The economic and energetic feasibility of microalgae-based processes requires an efficient cultivation system. Algal biomass is generated based on the ability to grow relatively fast, be harvested daily and cultivated in earthen ponds or closed photobioreactors that occupy marginal farmland. The objective of the present work was to produce algal biomass in a laboratory-scale batch photobioreactor. The equipment had a capacity of 15 liters, LED lamps of 841.91 Lx distributed in 6 acrylic cylinders. The culture was carried out for three weeks. The first three cylinders contained strains of Chlorella vulgaris and the other three Scenedesmus sp. For the control of light exposure time, a timer was used, programmed in photoperiods of 12 hours of light and 12 hours of darkness, atmospheric carbon dioxide (CO2) was supplied to the culture through an air pump with a flow rate of 0. 0378 cm³ of CO2 /s, daily pH controls were also performed, adjusting it to a range between 7.5 and 8.5, as well as absorbance values, measured at 750 nm, to evaluate the growth of the microalgae. The biomass was sedimented in 20liter containers, the supernatant was removed, the wet biomass was centrifuged for 6 minutes at 840 rpm, keeping only the pellet. As a result, the freeze-dried samples retained the properties of the dry biomass: 6.59 g of C. vulgaris and 9.74 g of Scenedesmus sp., the 2 samples were kept refrigerated, it was concluded that there was a higher production of C. vulgaris compared to Scenedesmus sp.

RESUMEN Se evaluó la capacidad de algas Chlorophyta aisladas de la laguna Limoncocha para remover materia orgánica en aguas residuales del Camal Municipal del cantón Shushufindi, Provincia de Sucumbíos - Ecuador. Se utilizó un fotobiorreactor tubular para aplicar seis tratamientos de 1.8 L, con cinco repeticiones cada uno. Los tratamientos dirigidos a evaluar el crecimiento de las algas consistieron en el uso del medio de cultivo Nitrofoska Foliar, con y sin aireación; para las pruebas de reducción de materia orgánica se aplicaron cuatro tratamientos con dilución de 1:3 del agua residual: dos unidades experimentales inoculadas con algas Chlorophyta, con y sin aireación; y dos unidades experimentales sin inoculación de algas, con y sin aireación. El fotoperiodo fue de 12 horas a 22.38°C y un pH de 8.45. El tratamiento más eficiente para la remoción de DBO5 (83.1%), fosfatos (58.9%), nitrógeno total Kjeldahl (63.1%), corresponde al cultivo aireado de algas Chlorophyta en agua residual diluida, presentando además mayor productividad celular (41944 células/L/día) en comparación al crecimiento en el medio de cultivo. La remoción más eficiente de sulfatos (58.9%) se obtuvo mediante el cultivo de algas Chlorophyta en agua residual diluida sin aireación.

ABSTRACT In this study, the capacity of isolated Chlorophyta algae from Limoncocha lagoon to remove organic matter in wastewater from the Shushufindi municipal slaughterhouse (Province of Sucumbios - Ecuador) was evaluated. Six different treatments of 1.8 L, with five replicates each, were applied in a tubular photobioreactor. The treatments aimed at assessing algae growth consisted of using of Nitrofoska foliar culture medium, with and without aeration; while for the organic matter reduction tests, four treatments were applied at a 1:3 dilution of the litter wastewater: two experimental units inoculated with Chlorophyta algae, one with aeration and one without aeration; and two experimental units without algae inoculation, with and without aeration. The photoperiod was 12 hours at 22.38°C and a pH value of 8.45. The most efficient treatment for the BOD5 (83.1%), phosphate (58.9%), and total Kjeldahl nitrogen (63.1%) removal was the aerated cultivation of Chlorophyta algae in diluted bed wastewater, showing higher cell productivity (41944 cells/L/day) compared to the growth in the culture medium. The most efficient sulfate removal (58.9%) was obtained by Chlorophyta algae culture in diluted, non-aerated, farmyard wastewater.

RESUMEN En este artículo exponemos el problema de diseño de un FotoBioRreactor (FBR) tubular helicoidal basado en la minimización del consumo de energía por medio del radio de curvatura para el cultivo de microalgas. En el cual, a través del estudio del cambio de dirección en el flujo de la tubería se busca diseñar una configuración de la tubería con mínimo consumo de energía. Se ha utilizado dinámica de fluidos computacional para evaluar el consumo de energía en diferentes configuraciones, encontrando que la forma como cambia la dirección del flujo tiene un efecto sobre el consumo de energía. Adicionalmente, se ha encontrado que el radio de curvatura tiene efecto sobre la caída de presión en la tubería del FBR, por lo que se ha desarrollado una función de costo que ha permitido resolver un problema de optimización para encontrar el radio de curvatura óptimo y obtener un diseño de un FBR helicoidal con bajo consumo de bombeo.

ABSTRACT In this paper we present the design problem of helical tubular PhotoBioReactors (PBR) based on energy consumption minimization, using the radius of curvature for the cultivation of microalgae. Computational Fluid Dynamics (CFD) is used to design a configuration of the helical pipeline with minimum energy consumption. We determined how flow direction changes affect energy consumption. Additionally, it was found that the radius of curvature affects the pressure drop in the PBR's pipe, so a cost function has been developed to solve an optimization problem seeking to obtain the optimum radius of curvature and a helical tubular PBR design with low pumping rates.

Abstract Currently, microalgae are considered as a promising source of biofuel and other chemicals with high added value (cosmetics, food supplements, etc.). To achieve high biomass productivity from microalgae it is important to increase its yield. The main purpose is to design and simulate the hydrodynamic behavior of the fluid within the photobioreactor. In this article, the Ansys Fluent software tool is proposed for the implementation of the simulation of the bubble column photobioreactor. Simulations were performed in Computational Dynamics of fluids within the photobioreactor, which is moved by the action of a column of bubbles supplied from the bottom. The flows for this simulated input analysis were 800, 950 and 1000 L / h, obtaining satisfactory results such as the non-occurrence of cell death in these microorganisms.

Resumen Actualmente, las microalgas se consideran como una prometedora fuente de biocombustible y otros productos químicos de gran valor añadido (cosméticos, complementos alimenticios, etc.). Para lograr una alta productividad de biomasa a partir de microalgas es importante elevar su rendimiento. El propósito principal es diseñar y simular el comportamiento hidrodinámico del fluido dentro del fotobiorreactor. En este artículo, se propone la herramienta del software Ansys Fluent para la implementación de la simulación del fotobiorreactor de columna de burbujas. Se realizaron simulaciones en Dinámica computacional de fluidos dentro del fotobiorreactor, el cual es movido por la acción de una columna de burbujas suministrada desde el fondo. Los flujos para este análisis de entrada simulados fueron 800, 950 y 1000 L/h, obteniéndose resultados satisfactorios como la no ocurrencia de muerte celular en estos microorganismos

Resumen La producción de microalgas ha tomado importancia en los últimos años, debido a sus diversos usos en la producción de biocombustibles, alimentación tanto humana como animal, y en biorremediación; es por ello que, la optimización de las tecnologías destinadas a su producción resulta necesaria. En el presente trabajo se implementó y comparó un fotobiorreactor tubular helicoidal con un sistema abierto tradicional para la producción de Nannochloropsis oculata en el Parque Marino del Pacífico, Puntarenas, Costa Rica. En la construcción del fotobiorreactor se utilizó 100 metros de manguera transparente de 1” con un volumen total de 55 L, una estructura cilíndrica metálica (diámetro 0,67 m y 1,90 m de altura), un colector (0,12 m diámetro y 1,25 m de altura) de 15 L de volumen, un desgasificador para eliminar los excedentes de oxígeno, se instaló un aireador para la mezcla del medio de cultivo y finalmente se colocaron ocho lámparas de 32 W alrededor de la estructura metálica. Mientras que el sistema abierto estaba conformado por tanques de fibra de vidrio de 2 m3 de volumen y una manguera para la aireación. Se obtuvo como resultado que con el fotobiorreactor tubular se logró aumentar la densidad algal de 7,5 a 134x 106 cel/mL, la microalga logró permanecer en este sistema hasta 20 días mientras que, con el sistema abierto común solamente de 4 a 5 días, redujo el área requerida para la producción de la microalga en un 91% y al reducir las horas hombre necesarias para su funcionamiento logró reducir en un 18% los costos económicos.

Abstract Microalgae production has become important in recent years due to its diverse uses in the industry (biofuels, human and animal feeding, and bioremediation), because is important the optimization of the technologies destined to its production is necessary. A tubular photobioreactor with a traditional open system for production of Nannochloropsis oculata in the Parque Marino del Pacífico, Puntarenas, Costa Rica, was compared. In the construction of the photobioreactor was used 100 meters of transparent hose 1 “with a total volume of 55 L, a cylindrical structure (diameter 0, 67 m and 1, 90 m height), a manifold (0, 12 m diameter and 1, 25 m height) of 15 L of volume, a degasser to remove excess oxygen, an aerator was installed for the corresponding mixing of the culture medium and finally eight lamps of 32 W were placed around the metallic structure. While the open system consisted of glass fiber tanks 2 m3 and a hose for aeration. Results showed with tubular photobioreactor it was possible to increase the algal density from 7, 5 to 134 x 106 cells / mL, the microalga managed to remain in the system for up to 20 days while with the common open system only 4 to 5 days, the new equipment reduced the area required for microalgae production by 91% and by reducing the man hours required for its operation managed to reduce economic costs by 18%.

RESUMEN El cultivo de cianobacterias, como Arthrospira, puede realizarse en sistemas abiertos y sistemas cerrados o fotobiorreactores. El objetivo de la presente investigación fue evaluar la producción de pigmentos de Arthrospira maxima cultivada en dos tipos de fotobiorreactores. El cultivo se realizó de forma discontinua (Batch) bajo ambiente controlado, en fotobiorreactores helicoidales y cilíndricos, durante 30 días, en medio Zarrouk. La determinación de los pigmentos se realizó en las fases de crecimiento exponencial y estacionario. Para los pigmentos liposolubles, la biomasa se sometió a extracción con acetona 90%, y posterior determinación por Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia, y para la extracción de los pigmentos ficobiliproteínicos se ensayaron cuatro métodos: 1. regulador de fosfatos/enzimas; 2. solución alcalina, previo tratamiento con CaCl2; 3. buffer de fosfato, previo tratamiento con hielo seco y 4. agua (4ºC), y posterior determinación por Espectrofotometría UV-Visible. Los mayores valores de pigmentos liposolubles fueron obtenidos en los cultivos realizados en fotobiorreactor helicoidal durante la fase exponencial (clorofila a 11,08±0,006 µg mL-1; β-caroteno 1,82±0,003 µg mL-1; zeaxantina 0,72±0,002 µg mL-1); mientras que los mayores contenidos de los pigmentos ficobiliproteínicos se obtuvieron en fotobiorreactor cilíndrico, durante la fase estacionaria, utilizando el buffer de fosfato tratado con hielo seco para la extracción. Dentro de las ficobiliproteínas, fue la ficocianina la que se encontró en mayor proporción (FC = 77,74±0,767 mg L-1), seguido por la aloficocianina y ficoeritrina. Se concluye que la biomasa de Arthrospira maxima presenta potencial biotecnológico por sus altos contenidos de pigmentos.

ABSTRACT The culture of the cyanobacteria Arthrospira maxima can be done in open systems and closed systems or photobioreactors. The objective of the present research was to evaluate the pigment production of Arthrospira maxima grown on two types of photobioreactors. Batch system culture with Zarrouk´s medium was carried out under controlled conditions in a helicoidal and cylindrical photobioreactors during 30 days. Pigments determination was carried out in exponential and stationary growth phases. Biomass was extracted with 90% acetone, and the liposoluble pigments were injected in a HPLC. For the phycobiliprotein pigments extractions, four methods were tested: 1.- phosphate regulator/enzyme, 2.- alkaline solution, after treatment with CaCl2; 3.- phosphate buffer, previous treatment with dry ice, and 4.- water (4 °C), and subsequent determination by UV-Visible Spectrophotometry. The highest pigments content was obtained in the helicoidal photobioreactor cultures during the exponential phase (chlorophyll a 11.08±0.006 μg mL-1, β-carotene 1.82±0.003 μg mL-1, zeaxanthin 0.72±0.002 μg mL-1). Moreover, the highest contents of phycobilipretein pigments were obtained in a cylindrical photobioreactor, during the stationary phase, with phosphate buffer with dry ice extraction. Among the phycobiliproteins, the phycocyanin was in highest content (77.74±0.767 mg L-1), followed by allophycocyanin and phycoerythrin. It is concluded that the biomass of Arthrospira maxima presents biotechnological potential due to its high pigment contents.

This study discusses the effects of nitrate time-course in Arthrospira platensis cultivation, and will focus on the targetproducts: exopolysaccharides with promissory biological activities and phycocyanin with interesting properties for the cosmetic and food industries. Therefore, the possible simultaneous production of both high value products with reasonable productivities will be examined. A. platensis was cultivated in 1 L bubble column photobioreactor. Biomass, nitrate, phycocyanin and exopolysac-charides were estimated with standard methods. The experimental results in this work show that phycocyanin mass fraction degraded as a result of the complete nitrate depletion and nitrate additions during the cultivation, which helped keeping constant this molecule until new limitations appear. Finally, the current work has demonstrated that by controlling nutrient additions such as nitrate, reasonable mass fractions in both products phycocyanin (30 mg gbiomasa-1) and exopolysaccharides (120 mg gbiomass-1) could be obtained.

En este estudio se discute una estrategia para la producción simultánea de exopolisacáridos y ficocianina con productividades razonables de estos dos metabolitos de alto valor agregado mediante el cultivo de Arthrospira platensis en un fotobiorreactor tipo columna de burbujeo de 1 litro. Los productos de interés fueron: exopolisacáridos con actividades biológicas prometedoras y ficocianina con propiedades de utilidad para las industrias cosméticas y alimentaria. La concentración de biomasa, nitratos, fico-cianina y exopolisacáridos se determinaron por medio de métodos estandarizados. Los resultados experimentales en este trabajo muestran que la fracción másica de ficocianina se degradó rápidamente después de 50 horas de cultivo, esto como resultado del agotamiento de nitrato en el medio de cultivo. Con la ayuda de un modelo matemático que asocia el incremento de biomasa con el rendimiento teórico de consumo de nitrato se estimó la tasa de utilización de este. El tiempo de agotamiento predicho está de acuerdo con el período en que la ficocianina comienza a disminuir. Adicionalmente, el modelo fue directamente validado con puntos experimentales. Con el fin de reducir las pérdidas en las fracciones de masa de ficocianina y mantener las productividades de exopolisacáridos se estableció una estrategia de nitrato de lote alimentado, aumentando con esta la fracción másica de fico-cianina a 30 mg gbiomasa-1, comparada con la total degradación de este compuesto en el experimento control (no adiciones de nitrato). Además, en estas condiciones de cultivo la formación de exopolisacáridos fue de 120 mg gbiomasa-1 comparado con 20 mg gbiomasa-1 en el experimento control.

A dynamic mathematical model is presented to describe the symbiotic growth of the microalgae Chlorella sp. and bacteria in a photobioreactor thin film used in the wastewater treatment of high organic load. A good correlation is shown by the experimental results, since the variations of the process parameters (pH, dissolved oxygen concentration, concentration of dissolved carbon dioxide and substrate concentration in the culture medium) were compared with the experimental results and in 95 % of cases coincide with an error of + -3%. Furthermore, the influence of the operating parameters on the performance of algae obtained is evaluated, using the model, the total net productivity per unit area was obtained with a maximum error of + -2, 5 % with respect to the experimental values.

Se presenta un modelo matemático dinámico para describir el crecimiento simbiótico de la microalga Chlorella sp. y bacterias en un fotobiorreactor de capa fina, utilizado en el tratamiento de aguas residuales de alta carga orgánica. Se demuestra una buena correlación con los resultados experimentales disponibles, ya que las variaciones de los parámetros de proceso (pH, concentración de oxígeno disuelto, concentración de dióxido de carbono disuelto y concentración de substrato en el medio de cultivo) fueron comparados con los resultados experimentales y en el 95 % de los casos coinciden con un error de +-3 %. Además, se evalúa la influencia de los parámetros de operación sobre el rendimiento de algas obtenidas, utilizando el modelo se obtuvo la productividad neta total por unidad de área con un error máximo de +-2,5 % con respecto a los valores experimentales.

The results of the modeling of empirical data relative to marine microalgae cultures (Phaedactylum tricornutum and Tetraselmis sp.) in a pilot photobioreactor of two vertical concentric tubes with bubbling in the annular space, are presented. The geometry of this reactor switches between two configurations involving different culture volume and different hydrodynamics. The effect on biomass productivity that provokes an increasing in volume of culture at the expense of diminishing the capture of light energy has been analyzed. Finally, to consider the influence of shadowing of the cells on the biomass increment at medium and high concentration, a model is proposed with involvement of the exponential growth kinetic equation.

Se presenta el modelado de los datos empíricos obtenidos en el cultivo de microalgas marinas (Phaeodactylum tricornutum y Tetraselmis sp.) en un fotobiorreactor de escala piloto de tubos concéntricos verticales con burbujeo en el espacio anular. El reactor empleado permite alternar entre dos configuraciones que involucran diferentes volúmenes y modelos de flujo. Se ha podido concluir acerca del efecto que sobre la producción de biomasa provoca un aumento del volumen de cultivo en desmedro de la captación de energía lumínica. 0ara considerar el efecto de ensombrecimiento de células a media y alta concentración sobre la velocidad de crecimiento se propone un modelo con afectación simple de la ecuación cinética de reproducción exponencial.

Biomass (ф) production from Spirulina sp. batch cultures was optimized in laboratory scale photobioreactors (LPB) of 0.2 L, by the effect of X1: intensity of light emitting diodes (LEDs) and X2: photoperiod, between 1.25-41.7 klux and 12/12-24/0 hours of light/dark (L/D) respectively using a central composite rotational design (CCRD) and response surface methodology (RSM). The hydraulic characteristics and ф value from Spirulina batch cultures were also evaluated in a closed-loop channel photobioreactor open to the atmosphere (PB-CLOA) by the effect of the lighting LED of 8.3±1.9 klux and photoperiod of 12/12 and 24/0 h L/D. Two optimal zones of ф in LPB were identified, both with a 21.5 klux LED intensity and photoperiod relationship of 12/2 and 24/0 h L/D, with values of 1.65 and 1.62 ф respectively. The mathematical model which indicated the optimal zones was of 2nd order, which had a high significance (p = 0.000396 < 0.05) achieving a predictive value of R2 = 0.92. In the PB-CLOA, the cultivation of Spirulina sp. with photoperiod of 12/12 h L/D, showed a ф value of 0.72, a more rapid adaptation of λ = 4.62 h, a higher specific growth rate of μmax=0.033 h-1 and reduced time energy consumption of 74.05 h; compared to culture developed with photoperiod 24/0 h L/D. The PB-CLOA hydraulic parameters were: operation volume 2.5 L, flow velocity 0.26 m/s, numbers of Reynolds (Re) 15488, Froude (Fr) 0.60 and Vedernikov (Ved) 0.90.

Se optimizó la producción de biomasa (ф) de cultivos batch de Spirulina sp. en fotobiorreactores a escala de laboratorio (FBL) de 0,2 L, por efecto de X1: intensidad de diodos electroluminosos (LED’s) entre 1,25 a 41,7 klux y X2: fotoperiodo de 12/12 a 24/0, h de luz/h de oscuridad (L/O) utilizando un diseño compuesto central rotacional (DCCR) y metodología de superficie de respuesta (MSR). Asimismo, se evaluaron las características hidráulicas y el valor ф de un cultivo batch de Spirulina en un fotobiorreactor de canal bucle cerrado abierto a la atmósfera (FB-BCAA) por efecto de la iluminación LED de 8,3±1,9 klux y fotoperiodos de 12/12 y 24/0 h L/O. En los FBL se encontró dos zonas óptimas de ф, ambas con una intensidad LED de 21,5 klux y fotoperiodos 12/12 y 24/0 h L/O, siendo los valores ф de 1,65 y 1,62 respectivamente. El modelo matemático que indicó estas zonas fue de segundo orden (p = 0,000396 < 0,05) con una consistencia de predicción de R² = 0,92. En el FB-BCAA, el cultivo de Spirulina sp. con fotoperiodo de 12/12 h L/O, mostró un valor ф de 0,72, una adaptación más rápida de λ = 4,62 h, una mayor velocidad específica de crecimiento de μmax= 0,033 h-1 y menor tiempo de consumo de energía de 74,05 h; comparado con el cultivo desarrollado con fotoperiodo 24/0 h L/O. Los parámetros hidráulicos del FB-BCAA fueron: volumen de operación 2,5 L, velocidad de flujo 0,26 m/s, números de Reynolds (Re) 15488, Froude (Fr) 0,60 y Vedernikov (Ved) 0,90.

Abstract: Background: Microbial consortia have ecological and biotechnological importance since they contribute to the biogeochemical cycles in nature and produce compounds of high economical value. Goals: Research for this paper involved the polyphasic study of a photosynthetic microbial consortium (MC) in order to identify the microorganisms that comprise it, in addition to exploring the theory of the biotechnological potential of each partner within the consortium. Methods: Study of morphological and phylogenetic diversity. Results: Twenty-one different microorganisms were identified that make up the MC belonging to the phyla Proteobacteria (Rhodobacter sp., Devosia insulae, Pedomicrobium americanum, Alpha proteobacteria, Aquaspirillum delicatum, Methylibium petroleiphilum and Nannocystis sp.), Bacteriodetes (Flavobacterium sp. and Flavobacterium aquatile), Cyanobacteria (Aphanizomenon aphanizomenoides, Leptolyngbya sp. and Anabaena oscillarioides), Chlorophyta (Monoraphidium sp. and Chlorella sp.), Heterokontophyta (Cyclotella meneghiniana, Melosira varians, Cocconeis placentula, Achnanthidium chlidanos, Navicula radiosa, Fragilaria ulna and Nitzschia sp.). This microbial consortium was shown to have a high capacity for nitrogen fixation (10,294 nmol ethylene g-1 dry weight h-1). Conclusions: The identification of microorganisms that form the MC and their capacity for growth and nitrogen fixation in a photobioreactor, give us a glimpse of their possible biotechnological application as a biofertilizer.

Resumen: Antecedentes: Los consorcios microbianos son de importancia ecológica y biotecnológica por que contribuyen a los ciclos biogeoquímicos y producen compuestos de alto valor añadido. Objetivos. Realizar el estudio polifásico de un consorcio microbiano (CM) fotosintético, con el fin de identificar los microorganismos que lo integran, además del aporte teórico del potencial biotecnológico de cada uno de ellos como parte del consorcio. Métodos: Se empleó un estudio de la diversidad morfológica y filogenética. Resultados: En el CM se identificaron 21 microorganismos diferentes pertenecientes a los phyla Proteobacteria (Rhodobacter sp., Devosia insulae, Pedomicrobium americanum, Alpha proteobacteria, Aquaspirillum delicatum, Methylibium petroleiphilum y Nannocystis sp.), Bacteroidetes (Flavobacterium sp. y Flavobacterium aquatile), Cyanobacteria (Aphanizomenon aphanizomenoides, Leptolyngbya sp. y Anabaena oscillarioides), Chlorophyta (Monoraphidium sp., Chlorella sp.), Heterokontophyta (Cyclotella meneghiniana, Melosira varians, Cocconeis placentula, Achnanthidium chlidanos, Navicula radiosa, Fragilaria ulna y Nitzschia sp.). Este consorcio microbiano ha mostrado tener una elevada capacidad de fijación de nitrógeno (10,294 nmoles etileno g-1 peso seco h-1). Conclusiones: La identificación de los microorganismos que conforman el CM, su capacidad de crecimiento y la fijación de nitrógeno en un fotobiorreactor, permiten vislumbrar su posible aplicación biotecnológica como biofertilizante.

La presente investigación evaluó la incidencia de la salinidad, pH y productividad en un cultivo de Chlorella vulgaris en un fotobiorreactor de placa plana, la evaluación de las incidencias se hizo teniendo en cuenta tres criterios de selección, pero antes de llegar a los tres criterios se hizo una fase de selección de condiciones teniendo en cuenta cuatro concentraciones de salinidad y cuatro rangos pH obtenidos en estudios anteriores, al tener en cuenta las curvas de crecimiento, la productividad volumétrica y el análisis estadístico se seleccionan las dos mejores condiciones de salinidad y nivel de pH y son llevadas al fotobiorreactor en donde se selecciona la mejor condición para determinar el perfil de ácidos grasos y encontrar la debida aplicación.

The present research evaluated the incidence of Salinity, pH and productivity in a culture of Chlorella vulgaris in a flat plate photobioreactor, the evaluation of the incidences was made based on three aspects, but, before this a previous selection of the culture conditions was made from the test of four salinity concentrations and four pH ranks obtained from previous studies and based on the growth curves, the volumetric productivity and the statistical analysis we selected the two better conditions of salinity and pH in order to develop cultures on a photobioreactor level where the best growth curve was selected and analyzed looking for a fatty acids profile and define the proper application.