Microalgas

Las microalgas o microfitas son algas microscópicas invisibles a simple vista . Son fitoplancton que se encuentran típicamente en sistemas de agua dulce y marinos , viviendo tanto en la columna de agua como en el sedimento . ^{[ 1 ]} Son especies unicelulares que existen individualmente, o en cadenas o grupos. Dependiendo de la especie, sus tamaños pueden variar desde unos pocos micrómetros (μm) hasta unos cientos de micrómetros. A diferencia de las plantas superiores, las microalgas no tienen raíces, tallos ni hojas. ^{[ 2 ]} Están especialmente adaptadas a un entorno dominado por fuerzas viscosas.

Las microalgas, capaces de realizar la fotosíntesis , son importantes para la vida en la Tierra; producen aproximadamente la mitad del oxígeno atmosférico ^{[ 3 ]} y utilizan el dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, para crecer fotoautotróficamente. "La fotosíntesis marina está dominada por las microalgas, que junto con las cianobacterias , se denominan colectivamente fitoplancton " ^{[ 4 ]} . Las microalgas, junto con las bacterias, forman la base de la red alimentaria y proporcionan energía a todos los niveles tróficos superiores. La biomasa de microalgas se suele medir mediante las concentraciones de clorofila a y puede proporcionar un índice útil de la producción potencial ^{[ 5 ] [ 6 ]} . Las microalgas son muy similares a las plantas terrestres porque contienen clorofila, por lo que también requieren luz solar para crecer y vivir. A menudo se las puede encontrar flotando en la parte superior del océano, donde la luz solar incide sobre el agua. Las microalgas requieren nitratos, fosfatos y azufre, que convierten en carbohidratos, grasas y proteínas. ^{[ 7 ]} Debido a esta capacidad de conversión, se sabe que tienen beneficios para la salud y la nutrición. Se ha descubierto que funciona como ingrediente en algunos alimentos, así como bioestimulante en productos agrícolas. ^{[ 8 ]}

La biodiversidad de las microalgas es enorme y representan un recurso casi sin explotar. Se ha estimado que existen entre 200.000 y 800.000 especies en muchos géneros diferentes, de las cuales se han descrito unas 50.000 especies. ^{[ 9 ]} Se han determinado químicamente más de 15.000 compuestos nuevos originados a partir de la biomasa de algas. ^{[ 10 ]} Algunos ejemplos incluyen carotenoides , ácidos grasos , enzimas , polímeros , péptidos , toxinas y esteroles . ^{[ 11 ]} Además de proporcionar estos valiosos metabolitos, las microalgas se consideran una materia prima potencial para biocombustibles y también han surgido como un microorganismo prometedor en la biorremediación . ^{[ 12 ]} Las microalgas son organismos acuáticos que tienen muchos compuestos bioactivos diferentes que los componen, incluidos carotenoides, péptidos, fenoles y vitamina B ₁₂ . Se ha descubierto que muchos de ellos tienen efectos positivos para la salud, incluyendo propiedades anticancerígenas, antihipertensivas, antiobesidad, antioxidantes y de protección cardiovascular. Ha enfrentado muchos desafíos debido a la diversidad de especies y las variaciones en la biomasa y los factores de cultivo. ^{[ 13 ]}

Una excepción a la familia de las microalgas son las Prototheca incoloras , que carecen de clorofila . Estas algas aclorofílicas se vuelven parasitarias y, por lo tanto, causan la enfermedad de la prototecosis en humanos y animales.

La composición química de las microalgas no es un factor constante intrínseco, sino que varía en función de una amplia gama de factores, tanto de la especie como de las condiciones de cultivo. Algunas microalgas tienen la capacidad de aclimatarse a los cambios en las condiciones ambientales alterando su composición química en respuesta a la variabilidad ambiental. Un ejemplo particularmente notable es su capacidad para reemplazar los fosfolípidos con lípidos de membrana sin fósforo en ambientes con deficiencia de fósforo. ^{[ 14 ]} Es posible acumular los productos deseados en las microalgas en gran medida modificando factores ambientales como la temperatura, la iluminación, el pH, el suministro _de CO₂ , la salinidad y los nutrientes.

Las microfitas también producen señales químicas que contribuyen a la selección de presas, la defensa y la evitación. Estas señales químicas afectan estructuras trópicas a gran escala, como las floraciones de algas , pero se propagan por difusión simple y flujo advectivo laminar. ^{[ 15 ] [ 16 ]} Las microalgas, como las microfitas, constituyen el alimento básico para numerosas especies de acuicultura, especialmente los bivalvos filtradores .

La mayoría de las microalgas no son comestibles, por lo que la mayoría de sus usos no están relacionados con la alimentación o la energía. En cambio, se utilizan en diversos biofertilizantes, cosméticos y productos farmacéuticos. ^{[ 17 ]} Las microalgas se consideran biofertilizantes valiosos porque ayudan a mejorar tanto el crecimiento de las plantas como la fertilización del suelo. Se sabe que son una opción más sostenible en comparación con los agroquímicos debido a su capacidad para disminuir el uso de fertilizantes sintéticos, mejorar la fertilidad del suelo y optimizar los nutrientes. ^{[ 18 ]} El uso de microalgas en productos cosméticos también se está volviendo más frecuente. Esto se debe a algunos de los beneficios que se derivan de los compuestos de las microalgas, incluyendo el antienvejecimiento, el aclaramiento de la piel y la protección UV. Las algas se pueden encontrar en muchos productos cosméticos que las personas usan a diario. Los compuestos se utilizan en antioxidantes, agentes hidratantes, sensibilizadores de la piel, protectores solares, agentes espesantes, etc. ^{[ 19 ]} Hay muchos usos diferentes para las microalgas en el mundo farmacéutico. Producen compuestos bioactivos con propiedades terapéuticas que sirven como sistema de administración de fármacos. Las vesículas extracelulares, derivadas de las microalgas, pueden utilizarse para la administración de fármacos. Son capaces de atravesar barreras biológicas, encapsulando proteínas, ácidos nucleicos y moléculas pequeñas. ^{[ 20 ]}

El cultivo de microalgas puede realizarse en sistemas cerrados y estanques abiertos. Los estanques abiertos suelen considerarse una opción más económica para la producción en un entorno comercial. ^{[ 28 ]} En los criaderos se producen diversas especies de microalgas que se utilizan de varias maneras con fines comerciales, incluyendo la nutrición humana , ^{[ 29 ]} como biocombustible , ^{[ 30 ]} en la acuicultura de otros organismos, ^{[ 31 ]} en la fabricación de productos farmacéuticos y cosméticos , ^{[ 32 ]} y como biofertilizante . ^{[ 33 ]} Sin embargo, la baja densidad celular es un importante obstáculo para la viabilidad comercial de muchos productos derivados de microalgas, especialmente los de bajo costo. ^{[ 34 ]}

Los estudios han investigado los principales factores del éxito de un sistema de cría de microalgas, que son: ^{[ 35 ] [ 34 ]}

• Geometría y escala de los sistemas de cultivo (denominados fotobiorreactores );
• Intensidad de la luz;
• _{Concentración de dióxido de} carbono ( CO₂ ) en fase gaseosa
• Niveles de nutrientes (principalmente N, P, K)
• Mezcla de culturas