Las algas que envuelven nuestra vida

Desde participar en la generación de electricidad sin contaminación hasta la producción de poderosos antioxidantes, las algas tienen propiedades que las hacen muy valiosas para la humanidad, muchas de las cuales sólo se conocen a nivel de laboratorio.

Ya no se trata solamente de verlas en nuestra mesa, las algas hace rato que superaron esa etapa y se han incorporado de maneras muy diversas y, generalmente, desconocidas a nuestra vida diaria.

Así es como tenemos, además del cochayuyo, el ulte y otras variedades comestibles, algas en nuestra pasta de dientes, cremas, protectores solares, medicamentos y otros tantos productos.

De hecho Chile está en el sexto lugar mundial en exportación de hidrocoloides a partir de algas. Son químicos extraídos de éstas que se usan como excipientes en los medicamentos, conservantes de los alimentos, estabilizadores, gelificantes y  anticristalizantes de origen natural.

Sin embargo estas aplicaciones comerciales actuales son un mínimo de lo que aún pueden ofrecer las algas de nuestro país para mejorar la vida de las personas. Y esa es la apuesta de investigadores de la Universidad de Concepción que están desarrollando y poniendo al servicio de la humanidad nuevos usos para las algas chilenas.

 

La microalga que mejora la vida

¿Quién diría que esos residuos rojos que quedan cuando se secan los charcos están llenos de un poderoso y caro antioxidante?

Por muy raro que parezca, es verdad. Una microalga llamada Haematococcus lacustris (o pluvialis) crece en las pozas que deja la lluvia y cuando se seca o recibe demasiado sol genera una sustancia roja para protegerse. Esta sustancia es nada menos que astaxantina, uno de los mejores y más valorados antioxidantes del mercado.

“El organismo completo es una sola célula, tiene un solo ADN y si ese ADN se daña la célula muere. Entonces al quedar expuesta al sol, especialmente a los rayos ultravioleta que le generan estrés oxidativo, la microalga produce astaxantina en grandes cantidades para protegerse”, explica el dr. Regis Lefeuvre, del Centro de Biotecnología UdeC.

La astaxantina tiene 6 mil veces más poder antioxidante que la vitamina C,  800 veces más que la coenzima Q10 y 4,9 veces más que el betacaroteno.

Además tiene la gracia de ser bien recibida por el cuerpo humano. “Porque en el mercado hay gran variedad de antioxidantes pero muchas veces no pueden pasar las barreras del organismo, se van a quedar en el estómago y se van a desechar. O sea, los puedo consumir pero no me van a aportar ningún beneficio real. Esta astaxantina proveniente de la microalga sí se incorpora” recalca el dr. Lefeuvre, quien es director del proyecto “PolyAstax: Poliploidización artificial como herramienta biotecnológica para incrementar el rendimiento de astaxantina de la microalga Haematococcus pluvialis (lacustris)”, que cuenta con recursos de Fondef IDeA y el apoyo de la Universidad de Concepción y la empresa Pigmentos Naturales S.A.

Este antioxidante es considerado muy valioso para el consumo humano pues ayuda a prevenir las enfermedades neurodegenerativas, el cáncer, las enfermedades oculares y de la piel y mejora la respuesta inmune.

En un plazo de 20 años dedicado a la producción de astaxantina Jorge Pérez, gerente general de Pigmentos Naturales, ha podido comprobar de cerca los beneficios de este antioxidante.  “Mi esposa, con quien llevamos más de 40 años de casados, sufrió un accidente cerebrovascular. La trajimos urgente a la Clínica Alemana en Santiago y acá, después de hacerle muchos exámenes, determinaron que ella no tenía secuelas porque había tomado astaxantina.  Tenemos un período de 20 años tomándola y gracias a eso las venas y arterias del cerebro se mantienen flexibles y cuando vino el trombo lo dejaron pasar sin romperse, por eso no tuvo secuelas”, asegura.

 

No sólo para humanos

La astaxantina también es responsable de color característico del salmón. En la naturaleza estos peces consumen organismos como krill y pequeños crustáceos que se alimentan de microalgas marinas que producen este antioxidante.       

La cría del salmón en las pisciculturas debe agregar astaxantina a su alimentación para que obtenga la coloración correcta.

De hecho así fue como se inició esta industria, según cuenta Jorge Pérez, gerente general de Pigmentos Naturales S.A. empresa chilena que es una de las 6 principales productoras de astaxantina en el mundo, y la única latinoamericana. “Después comenzó a ser interesante para el consumo humano por la capacidad que tiene de retardar el proceso de los radicales libres que son los que hacen que envejezcamos”.

 

Cómo mejorar un alga

La microalga que se usa actualmente tiene una producción promedio de 2% de astaxantina. Es decir por cien kilos de alga, 2 kilos son del antioxidante. Un kilo purificado del antioxidante se vende a 12 mil 500 dólares aproximadamente.

De ahí que los investigadores se abocaran a lograr una cepa que produjera más astaxantina sin necesidad de alterar el proceso productivo.

“La idea fue hacerle una modificación genética que no fuera transgenia”, es decir, que no incorporara genes de otros organismos en la planta, destaca Regis Lefeuvre.

Por ello se utilizó la poliploidización, un método que existe en la naturaleza mediante el cual se duplica el material genético del organismo, en este caso la microalga, para que “sea más grande y produzca mayor cantidad de astaxantina”, explica el dr. Lefeuvre.

Cada vez que una célula se va a reproducir duplica su material genético y se divide. Así cada nueva célula queda con el contenido genético original. “En laboratorio se evita que la célula se divida y después de un tiempo la misma célula se resetea y se queda con el material genético duplicado”, detalla.

Esto ocurre naturalmente. “Muchos árboles y la mayoría de los productos agronómicos son poliploides, por ejemplo el maíz, los plátanos, la papa chilena, que es la que se usa en todo el mundo. Por ello no se consideran organismos modificados, sino nuevas variedades. Lo mismo pasa con esta microalga”, asegura el investigador.

Tras un arduo trabajo de 2 años y medio los investigadores lograron una cepa mejorada que produce al menos un 30 por ciento más astaxantina que la normal y tiene el honor de ser la primera microalga poliploide conocida.

“Nuestro producto sería esta cepa modificada, que tenemos respaldada en un banco de algas y está con las patentes. También tenemos protección para esta metodología que podemos utilizar para mejorar otras algas que producen otros compuestos interesantes”, comenta el investigador.

 

Lo que viene

Tras pasar los exigentes procesos de la investigación científica, la nueva cepa tiene que probarse en producción industrial.

“Esperamos probarla hacia fines de año, comienzos de enero, así en marzo ya deberíamos tener un resultado que nos permita saber a nivel industrial si en comparación con la cepa original tenemos este diferencial en cuanto a calidad de ley y de volumen. Nosotros trabajamos al 2%, si esta cepa fuera buena con que me dé 2,4%  yo me siento feliz”, asegura el gerente de Pigmentos Naturales.

 

De ensuciar la playa a capturar la luz

La ulva, o lechuga de mar, es esa alga de hojas chicas y muy verdes que suele verse por miles en las playas generando una capa bastante desagradable en el borde del agua. Tanto así que en época estival las comunas balneario contratan a personas que la retiran para no repeler a los bañistas.

Esta humilde alga junto al pelillo y el huiro son la base de una promisoria investigación que extrae sus pigmentos para sensibilizar celdas fotovoltaicas. Es decir, utiliza las capacidades de absorber luz de las algas para desarrollar nuevos y mejores paneles solares.

Se trata de un trabajo conjunto entre las facultades de Ciencias Físicas y Matemáticas, Ciencias Biólogicas, Farmacia y el Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción. El proyecto se adjudicó recursos Fondef-IDeA y está ejecutándose desde enero de este año.

 

La vía verde

Los paneles solares actuales, esos negros brillantes que se despliegan en los techos, cubren amplias superficies de terreno o alimentan calculadoras, tienen el inconveniente de que no funcionan bien en malas condiciones de luz, por lo tanto su producción baja considerablemente cuando está nublado.

Además su construcción incluye sustancias tóxicas o no degradables como cadmio y silicio, lo que hace que cuando termina su vida útil el manejo de los desechos se convierta en un serio problema.

“Acá estamos trabajando en aprovechar los pigmentos de las plantas para, de manera natural, de manera verde, atrapar la energía solar”, explica el dr. Paulraj Manidurai, director del proyecto “Celdas Fotovoltaicas Sensibilizadas con Extractos de Algas Chilenas”.

El silicio, que es el material más común para producir celdas solares, es de alto costo además de contaminante, por lo que “acá usamos dióxido de titanio para atrapar energía ya que es un buen semiconductor de electricidad, además es sano, se encuentra en pastas de dientes, en cremas, en protectores solares”, detalla Manidurai.

Agrega que “la única desventaja es que el dióxido de titanio es blanco y el blanco normalmente no atrapa energía visible por lo que hay que teñirlo. Los pigmentos de las plantas ayudan a atrapar la energía, son fotosensibles, entonces estamos trabajando para obtener estos pigmentos y ponerlos en las placas”.

¿Cómo funciona eso?

“Las plantas captan la energía solar y usan clorofila para hacer carbohidratos. Nosotros trabajamos de la misma manera pero en vez de sintetizar carbohidratos estamos cortando la cadena para que esa misma energía pase a ser electricidad. Para eso ponemos los pigmentos sobre el dióxido de titanio que, como es semiconductor, capta esa energía”, detalla el investigador.

 

El potencial de las algas

La aplicación de la fotosíntesis a la generación de electricidad se está realizando ya con pigmentos de plantas terrestres, por ejemplo de zanahoria o betarraga.

Sin embargo los investigadores dieron un paso más allá y buscaron en las algas una nueva serie de pigmentos para las celdas solares que están construyendo.

“Pensamos en las algas porque las otras plantas se usan para la alimentación y se necesita mucha extensión de cultivo. Las algas se pueden cultivar en el mar y hay mayor disponibilidad de espacio en las costas”, explica el dr. Cristian Agurto, quien forma parte del equipo investigador.

Agrega que, además, las algas “crecen más rápido que las plantas terrestres y son más eficientes en el uso de la luz porque están en condiciones más adversas. Están bajo el mar, soportan el oleaje, la marea alta y baja y muchas variaciones en el calor y la luz solar, que no es lo mismo que pasa con las plantas en tierra que están normalmente sin grandes perturbaciones”.

Enfrentadas a estas condiciones adversas las algas producen varios compuestos químicos que favorecen que la fotosíntesis sea más óptima y ayudan a la clorofila a captar la luz del sol y transformarla en energía, por lo que se postula que serán muy eficientes en la placa solar.

 

Pintar con luz

Las algas usadas en este proyecto, ulva, huiro y pelillo, tienen la particularidad de producir pigmentos que captan la luz en diferentes rangos de onda, es decir, a modo de ejemplo, que unas pueden captar la luz del espectro ultravioleta y otras del infrarrojo o la luz solar visible. Todo ello como parte de su adaptación a la vida bajo el mar.

Utilizar estas algas para los paneles solares permitirá también captar un rango más amplio de luz que lo que se obtiene con la tecnología actual que necesita luz solar directa para funcionar óptimamente por lo que las celdas fotovoltaicas deben instalarse al exterior, con una orientación determinada y bajan su eficiencia en días nublados.

“Nuestra apuesta es juntar diferentes pigmentos para que la suma de todos nos dé el máximo rango de absorción de luz. Eso permitiría tener al interior de la casa estos paneles y sólo con la luz que llega hasta adentro hacer electricidad, porque las algas están especializadas en captar luz de baja calidad”, asegura el dr. José Martínez-Oyanedel, director alterno del proyecto.

Agrega que estas celdas solares optimizadas con pigmentos pueden trabajar hasta con el 33% de la intensidad de la luz solar, lo que más o menos corresponde a un día nublado, y su eficiencia no cae.

Destaca que ya existe un mercado grande de celdas solares sensibilizadas por pigmentos, “pero todos esos se basan en síntesis química con metales pesados, lo que se trata de evitar por la contaminación que se genera. Y ahí viene la apuesta por los pigmentos naturales entre los cuales las algas llevan la delantera por volumen y variedad”.

Otro beneficio de esta tecnología es la diversidad de colores que ofrecen estas sustancias naturales, donde cada alga tiene uno o varios pigmentos diferentes que captan distintos rangos de luz. “En principio nosotros vamos a tener amarillo, verde, rosado, celeste y uno entre morado y lila”, especifica Martínez.

De este modo se podría tener paneles fotovoltaicos de varias formas y colores que servirían como elementos decorativos dentro de la casa, podrían reemplazar ventanas por un colorido mural e incluso transformarse en pinturas que cumplirían la doble función de incorporar arte y energía al hogar.

PUBLICADO EN REVISTA NOS, CONCEPCION, AGOSTO 2018