Las microalgas son microorganismos que poseen clorofila y otros pigmentos y transforman la energía lumínica en energía química, mediante una fotosíntesis similar a las plantas. Este proceso conlleva la producción de oxígeno y la captación de dióxido de carbono, lo que refleja su importancia medioambiental.
Esta definición incluye un tipo particular de bacterias, las cianobacterias, además de una enorme variedad de microorganismos fotosintéticos eucariotas –células que se caracterizan por tener un núcleo celular definido, cubierto por una envoltura nuclear de doble membrana–.
Las microalgas aprovechan de forma muy eficiente la energía solar para generar materia orgánica. Muchas crecen más rápido que las plantas terrestres, con mayores rendimientos de biomasa. Estos cultivos no compiten con la agricultura tradicional y pueden utilizar agua residual, salobre o de mar, además de agua dulce.
Se puede actuar fácilmente sobre su composición bioquímica, cambiando las condiciones de cultivo, con el fin de obtener altos rendimientos en algunos compuestos de interés comercial. Se comportan, así, como factorías microbianas verdes.
Alimento para humanos y animales
Durante siglos, en algunas partes del mundo, se han utilizado como alimento humano algunas microalgas producidas con una tecnología primitiva. Los aztecas ya preparaban unos bizcochos que llamaban tecuitlatt, con la especie Spirulina maxima (en la actualidad Arthrospira maxima). Los nativos del Chad aun utilizan esta misma microalga en un preparado similar que denominan dihé.
Códice Florentino / Wikimedia Commons.
La espirulina se consume como suplemento dietético, con un elevado contenido proteico de alta calidad. Otras especies, como las del género Chlorella, también se consumen como suplemento dietético-nutricional.
Las microalgas constituyen el primer eslabón de la cadena trófica de los sistemas acuáticos. Por ello, en la acuicultura, son un componente esencial de las dietas de muchos animales marinos: moluscos bivalvos (ostras, almejas, mejillones, vieiras, etc.) y larvas de crustáceos y de algunas especies de peces y zooplancton. Este último sirve como alimento de numerosos peces y crustáceos de agua dulce o marina. También se utiliza la biomasa microalgal en piensos de animales de granja.
Fuente de productos de interés económico
Las aplicaciones citadas contribuyeron al desarrollo de técnicas de cultivo masivo. Al mismo tiempo, se puso de manifiesto su potencial para producir gran variedad de sustancias con un alto valor económico.
Algunas especies microalgales producen exopolisacáridos –macromoléculas extracelulares que se excretan en los microorganismos como cápsulas fuertemente unidas o capas mucosas poco adheridas– como una estrategia para su supervivencia en condiciones medioambientales desfavorables. Porphyridium cruentum, una microalga roja, es la principal productora de este tipo de compuestos.
Estos polisacáridos se utilizan como agentes emulsificantes, estabilizantes o espesantes en industria alimentaria, textil, de pinturas, papelera, cosmética y farmacéutica. Empresas como Solazyme, Unilever, Soliance o L’Oreal utilizan polisacáridos de origen microalgal en algunos de sus productos.
Los beneficios para la salud de los ácidos grasos poliinsaturados, coloquialmente llamados omega-3, son bien conocidos. El pescado es la fuente principal de estos ácidos grasos, que provienen a su vez de las microalgas.
Numerosas especies son ricas en ácidos grasos mono y poliinsaturados, especialmente de cadena larga (como EPA y DHA). Muchos de ellos se incluyen en alimentos enriquecidos, suplementos dietéticos, productos para alimentación animal, de farmacia o cuidado personal, leches maternizadas y otros preparados para nutrición infantil o clínica.
Colorantes con muchas aplicaciones
Además de clorofilas, las microalgas pueden llegar a acumular otros pigmentos en concentraciones considerables, aptos para su explotación comercial. Los más importantes son las ficobiliproteínas (ficocianina y ficoeritrina) y varios carotenoides, que además presentan actividad antioxidante. Las ficobilinas producidas por Arthrospira y Porphyridium se utilizan como colorante en la industria alimentaria, en la cosmética y como marcadores fluorescentes en reactivos químicos.
Por su parte, la luteína es un carotenoide que se utiliza como colorante en la industria alimentaria (E-161b) y en la industria avícola para dar color a carne y huevos.
En España se ha cultivado con éxito Muriellopsis sp como especie productora de luteína y Dunaliella salina para la producción de beta-caroteno, utilizado como colorante en alimentación (E-160a) y como precursor de vitamina A. La biomasa rica en este compuesto se consume como alimento funcional.
Wikimedia Commons., CC BY
El característico color los salmones, los flamencos o los crustáceos se debe a otro pigmento: la astaxantina. Con una capacidad antioxidante unas diez veces superior a otros carotenoides, es producida en gran cantidad por la microalga Haematococcus pluvialis. Esta astaxantina microalgal se utiliza como complemento nutricional y como colorante alimentario (E-161j).
Incluso, existe en el mercado un chocolate enriquecido en astaxantina de origen microalgal, al que se le atribuyen propiedades antienvejecimiento, basado en estudios realizados en la Universidad de Cambridge.
Asimismo, ciertas microalgas poseen sustancias antimicrobianas, antivirales, antitumorales o anti-inflamatorias. Otros compuestos de interés son enzimas, inhibidores enzimáticos, promotores de crecimiento, vitaminas o filtros solares, que ya se están utilizando en la industria farmacéutica y cosmética.
Además, se utilizan extractos de microalgas como biopesticidas y biofertilizantes. En España, la empresa AlgaEnergy produce y comercializa este tipo de productos.
Un caso especial es la utilización de microalgas del grupo de los dinoflagelados como fuente de la neurotoxina saxitoxina. Es una sustancia paralizante, que además de poder utilizarse como anestésico, ha sido el primer compuesto natural de origen marino declarado como arma química.
Biocombustibles que provienen del agua
Los biocombustibles de tercera generación (biodiésel y bioetanol) se basan en la utilización de cultivos de microalgas superproductoras de grasas o hidratos de carbono. Son más eficientes que los cultivos agrícolas clásicos, no ocupan terrenos cultivables, no contaminan las aguas y no compiten con alimentos. Aunque todavía en sus inicios, varias empresas energéticas españolas están apostando por esta tecnología.
Microalgas recombinantes
En aplicaciones terapéuticas, investigación científica y producción industrial, las proteínas recombinantes tienen un rol importante en el desarrollo de vacunas, terapias contra el cáncer y enfermedades infecciosas, y como herramientas para comprender las interacciones entre proteínas.
Una alternativa de bajo coste a los sistemas de producción de estas proteínas recombinantes tradicionales pueden ser los sistemas basados en microalgas.
Por ejemplo, Chlamydomonas reinhardtii, una microalga verde de agua dulce, es el organismo-modelo molecular, con varias décadas de estudios. Su transformación genética permite la obtención de lípidos, carotenoides, proteínas para vacunas humanas y animales y anticuerpos.
En definitiva, las microalgas, que han sido utilizadas desde la antigüedad como alimento, pueden ser consideradas en la actualidad como microfactorías verdes para la obtención de numerosos productos de interés económico, dentro de un sistema de economía circular.
Concepción Herrero López, Catedrática de Microbiología, Universidade da Coruña y Ángeles Cid Blanco, Catedrática de Microbiología, Universidade da Coruña
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
