Microalgas e Biocombustiveis

Após a inoculação dos Foto-biorreatores com microalgas cultivadas na sala de cultivo, a biomassa de microalgas produzida vai ser utilizada para a produção de óleo e síntese de biodiesel.

• Recentemente, tem-se vislumbrado uma mudança em direção à utilização de fontes renováveis para geração de energia em detrimento do uso de combustíveis fósseis, indispensável em um cenário de economia mundial baseada sobre o conceito de desenvolvimento sustentável.

No que tange aos biocombustíveis de utilização veicular, sua utilização tem ganhado força e aceite mundial, em especial nos últimos 30 anos. Os mais representativos desta classe – o biodiesel, resultado do processamento de lipídios, e o bioetanol, originário da fermentação de carboidratos – apresentam processos produtivos estabelecidos e contam com utilização obrigatória em diversos países (DEMIRBASet al., 2009). 

• Em vista da necessidade de aumentar a produção global de tais biocombustíveis, tem-se cogitado o emprego de fontes de biomassa não convencionais, com produtividades de substratos (lipídios e carboidratos) muito superiores às de culturas tradicionais. Uma das alternativas consideradas é a utilização de biomassas aquáticas, entre elas as de cianobactérias e de microalgas.

As microalgas são uma classe de micro-organismos unicelulares encontrados em ambientes de água doce e salgada. Historicamente, a biomassa de microalgas foi largamente utilizada para produção de uma série de compostos interessantes para a indústria e para consumo humano, como, por exemplo, esteróis, aminoácidos, ácidos graxos e carotenoides (KIRROLIAet al., 2013). 

• Nos últimos anos, tem-se estudado o potencial de utilização de sua biomassa para produção de uma série de biocombustíveis, dentre os quais podem ser citados o biodiesel, o bioetanol, o gás de síntese e gás hidrogênio. 

O apelo para a conversão de biomassa de microalgas em biocombustíveis se baseia em diversos pontos: 

1. Produção de biomassa ininterrupta, durante o ano todo, com a possibilidade de alta produtividade em lipídios e carboidratos; 
2. Após a extração de lipídios e carboidratos, existe a possibilidade de recuperação de diversos coprodutos de valor comercial, como proteínas e pigmentos; 
3. Baixo consumo de água em comparação com fontes de biomassa usuais; 
4. Cultivo pode ser realizado em terras não aráveis, com o uso de água não potável e sem a aplicação de pesticidas ou herbicidas; 
5. Manutenção e melhora da qualidade do ar, devido ao uso de gás carbônico (CO2) atmosférico para seu crescimento (BRENNAN e OWENDE, 2010).

Dentre os biocombustíveis, espera-se que o bioetanol se torne o de maior utilização mundial, dada a sua produção industrial bem estabelecida (DAROCH et al., 2013) e a sua grande plicação em veículos automotivos leves (JOHN et al., 2011).

• Atualmente, o bioetanol é obtido em grande parte a partir de dois tipos principais de fontes de biomassa, denominadas de primeira e segunda geração: enquanto a primeira compreende culturas tradicionais, como a cana-de-açúcar e o milho, a segunda engloba materiais lignocelulósicos, como o bagaço de cana-de-açúcar e a palha de milho, normalmente resíduos do processamento dos primeiros. 

O chamado bioetanol de terceira geração, uma das opções para a produção de bioetanol em volumes ainda maiores que os atuais, utiliza como substrato de fermentação etanólica a biomassa de micro-organismos capazes de ostentar produções anuais de carboidratos dezenas ou centenas de vezes maiores que biomassas de primeira ou segunda geração (LAM e LEE, 2012).

• Vinculado ao Projeto Temático BIOEN (“Um Processo Integrado para Produção Total de Bioetanol e Emissão Zero de CO2” – Processo FAPESP nº 2008/57873-8), o presente trabalho tem o intuito de contribuir com as áreas científica e tecnológica relacionadas ao cultivo de microalgas para produção de bioetanol, uma vez que se trata de um assunto relativamente novo e com limitação de dados disponíveis na literatura científica. 

O emprego da biomassa de microalgas na produção de biocombustíveis em biorrefinarias é considerado uma alternativa promissora para o aumento da oferta mundial de biocombustíveis. Neste contexto, é indiscutível o papel que as Engenharias Química e Biotecnológica desempenham na busca de soluções tanto para o desenvolvimento de novos processos biotecnológicos quanto na otimização de processos já existentes.

• Embora se presuma que a tecnologia de produção e processamento de microalgas em escala industrial para produção de biocombustíveis seja interessante,esta ainda se encontra em um estágio incipiente(ALAM et al., 2012; LAM e LEE, 2012). 

Devido ao caráter relativamente inicial da técnica, pesquisas em diversas frentes devem ser realizadas de modo a tornar o processo de produção de bioetanol de terceira geração economicamente viável, dentre as quais este pretende-se avaliar o acúmulo de carboidratos em diferentes condições de cultivo.

Biocombustíveis:

• No que tange à geração de energia, a necessidade de transição de uma economia baseada na utilização de combustíveis fósseis para uma fundada no emprego de combustíveis oriundos de fontes renováveis é indiscutível para o desenvolvimento sustentável. Qualquer combustível gerado a partir de biomassa é denominado biocombustível (JOHN et al., 2011). 

Embora a combustão de biocombustíveis também emita CO2, a sua utilização é considerada de carbono neutro, ou seja, todo carbono emitido é proveniente de CO2 atmosférico, uma vez que grande parte de toda biomassa existente o utiliza durante seu crescimento. 

• Além disto, a biomassa é considerada uma matéria-prima atrativa por ser um recurso renovável que pode ser desenvolvido sustentavelmente no futuro e por ter grande potencial econômico, caso o preço dos combustíveis fósseis venha a aumentar (BALAT e BALAT, 2009). O Quadro 1 reúne os biocombustíveis predominantes atualmente.

Bioetanol:

• Dentre os biocombustíveis existentes, presume-se que o etanol se torne o mais difundido globalmente (JOHN et al., 2011). Aproximadamente 9% do etanol mundial são produzidos sinteticamente a partir de eteno, enquanto os 91% restantes são obtidos através da fermentação de açúcares com micro-organismos (DEMIRBAȘ, 2005). 

O etanol produzido via bioquímica é conhecido por bioetanol. O bioetanol é considerado uma alternativa interessante para substituição de combustíveis fósseis por diversos motivos: é facilmente biodegradável (JOHN et al., 2011), apresenta combustão mais limpa que combustíveis fósseis por conter oxigênio em sua composição (MUSSATTO et al., 2010), reduz emissões de óxidos de nitrogênio e material particulado (DEMIRBAȘ, 2005), reduz emissões de CO2 em mais de 80% ao mesmo tempo em que elimina a emissão de dióxido de enxofre, causador da chuva ácida (LASHINKY e SCHWARTZ, 2006).

• Apesar de ter sido utilizado como combustível desde o século XIV, o bioetanol foi produzido em larga escala apenas a partir da segunda metade do século XX. No Brasil, o mercado de bioetanol foi revivido em 1975, quando o programa Pro Álcool (Programa Nacional do Álcool) foi instituído no país para estimular o emprego do bioetanol de cana-de-açúcar em substituição aos combustíveis veiculares derivados do petróleo. 

À época, dois motivos levaram à instalação do Pro Álcool: a crise do petróleo de 1973 (posteriormente agravada pela crise do petróleo de 1979), que acarretou um aumento no preço do barril de petróleo, e a sobre oferta de açúcar no mercado internacional. Com os maciços investimentos do governo brasileiro e o eventual desenvolvimento da indústria de açúcar e bioetanol, o Pro Álcool acabou sendo desativado em 1999 (MUSSATTO et al., 2010).

• Nos Estados Unidos da América (EUA), a produção de bioetanol, feita quase totalmente a partir de milho, ganhou força somente no século XXI, já que este biocombustível passou a ser considerado um dos principais meios de redução da dependência externa de petróleo do país por razões de segurança energética nacional. 

Desde 2001, a produção de bioetanol cresce mais de 20% ao ano, impulsionada pelos fortes subsídios oferecidos pelos governos federal e dos estados produtores (CHAVANNE e FRANGI, 2008). Como os EUA desenvolveram sua indústria de bioetanol mais rapidamente que o Brasil, eles são, atualmente, os maiores produtores mundiais do biocombustível com cerca de 50 bilhões de litros em 2010 contra cerca de 26 bilhões de litros no Brasil. 

• Na União Europeia, o bioetanol é produzido basicamente a partir de açúcar proveniente de beterraba e, mais recentemente, a partir de materiais lignocelulósicos e outros grãos. A produção estimada do biocombustível nos 27 países da União Europeia em 2011 é de aproximadamente 4,4 bilhões de litros (RFA, 2012).

O bioetanol pode ser utilizado como combustível em diferentes concentrações e misturas, sendo as mais conhecidas o E10 (10% de bioetanol e 90% de gasolina), o E20-25 (com 20 a 25% de bioetanol misturado em gasolina), E85 (85% de bioetanol e 15% de gasolina) e E100 (contendo cerca de 96% de bioetanol e 4% de água). 

• No Brasil, atualmente, são comercializadas duas misturas principais para veículos de pequeno porte: E20-25 (adição obrigatória de bioetanol à gasolina) e E100. Embora veículos movidos a E100 existam desde a década de 1970 devido ao sucesso do Pro Álcool, foi a introdução dos veículos flex no mercado brasileiro que transformou o país em exemplo internacional na utilização de biocombustíveis (MUSSATTO et al., 2010). 

Os motores de veículos flex possibilitam o consumo de qualquer mistura de bioetanol (anidro ou hidratado) e gasolina, permitindo que os motoristas escolham qual combustível utilizar de acordo com seus preços. 

• Nos EUA, a mistura de 10% de bioetanol em toda gasolina comercializada (E10) é obrigatória em alguns estados; o E85 também é utilizado em veículos flex americanos (DEMIRBASet al., 2009).O bioetanol é produzido a partir de diversas fontes de biomassa e através de diferentes tecnologias de conversão. 

De uma forma geral, a produção de bioetanol ocorre em três etapas: 

1. Formação de uma solução de açúcares fermentescíveis, 
2. Fermentação dos açúcares a bioetanol 
3. Separação e purificação do bioetanol produzido (DEMIRBAȘ, 2005). 

Pode-se classificar o bioetanol segundo a matéria-prima utilizada na sua produção em bioetanol de primeira, segunda e terceira gerações.Entre as três classes de bioetanol, a maior diferença de execução técnica – e, portanto, de viabilidade econômica – se encontra na primeira etapa do processo produtivo, que envolve múltiplos estágios de tratamento de acordo com a matéria-prima empregada. (JOHN et al., 2011).

• Para a produção de bioetanol de primeira geração, a utilização de espécies vegetais que fornecem diretamente os açúcares necessários à fermentação resulta em um processo produtivo mais simples (MUSSATTO et al., 2010). 

A obtenção de glicose a partir da cana-de-açúcar ocorre de forma direta, necessitando apenas de uma etapa de moagem da planta para liberação do caldo. Analogamente, o açúcar pode ser removido da beterraba em duas etapas simples: (1) corte da beterraba em fatias finas e (2) lavagem das fatias com uma corrente de água em contracorrente em um extrator apropriado (BOGLIOLO et al., 1996).

• O milho – e outros cereais como o arroz, o trigo, a mandioca e a batata – estoca glicose sob a forma de amido. Portanto, na produção de bioetanol a partir destas matérias-primas, necessita-se de uma etapa adicional de liberação da glicose armazenada pela planta, uma vez que os micro-organismos fermentadores não são capazes de utilizar o amido diretamente. 

O processo conhecido por sacarificação consiste na quebra do amido em glicose através de hidrólise, realizada por ácidos ou por combinações de enzimas (como a α-amilase e a amiloglicosidase).A produção de bioetanol de primeira geração, no entanto, apresenta duas grandes desvantagens: 

1. Utilização de terras aráveis que poderiam ser empregadas no cultivo de alimentos e 
2. Emprego de matérias-primas com grande valor nutritivo para a produção de combustível ao invés de produtos alimentícios (como açúcar e farinha de milho). 

O impacto do bioetanol de primeira geração sobre os preços globais dos alimentos é sensível, especialmente nas regiões mais economicamente vulneráveis do planeta (BRENNAN e OWENDE, 2010). 

• A questão alimento vs. combustível é, atualmente, o fator limitante para o aumento da produção de bioetanol utilizando matérias-primas convencionais. 

Além disto, Socolowet al., 2005, estimam que, para a produção de cerca de 1,5 trilhão de litros de bioetanol de primeira geração para uso como combustível, cerca de 20 vezes a sua atual produção, seriam necessários 250 milhões de hectares de terras aráveis, ou seja, um sexto de todas as terras cultiváveis do planeta.

• Dada a quantidade de terra necessária para os cultivos, outras fontes de biomassa devem ser consideradas para o aumento da produção deste biocombustível.Recentemente, tem-se estudado a produção de bioetanol a partir de materiais lignocelulósicos, o chamado “bioetanol de segunda geração” (MUSSATTO et al., 2010). 

Os diferentes tipos de biomassa lignocelulósica (tais como sobras de colheitas, gramíneas, serragem e cavacos de madeira) são matérias-primas alternativas, subprodutos de atividades agrícolas ou resíduos industriais (MUSSATTO et al., 2010). 

• Por serem abundantes e por se situarem fora da cadeia alimentar humana – o que não acontece com as matérias-primas do bioetanol de primeira geração –, os materiais lignocelulósicos são uma matéria-prima de baixo custo para a produção de bioetanol (DEMIRBAȘ, 2005). 

A biomassa lignocelulósica é composta, basicamente, por microfibras de três materiais distintos: lignina, celulose e hemicelulose, dos quais apenas os dois últimos são passíveis de fermentação a bioetanol (SÁNCHEZ e CARDONA, 2008). 

• A lignina, um polímero aromático altamente irregular sintetizado a partir de precursores fenilpropanoides, confere resistência mecânica à parede celular e, consequentemente, a toda a planta. Embora possa ser mecanicamente fragmentada a massas molares relativamente baixas, a lignina não é hidrossolúvel (BALAT e BALAT, 2009). 

Devido à natureza aromática da lignina, ela não é utilizada como substrato para fermentação a bioetanol, embora possa ser queimada em caldeiras para geração de calor e energia elétrica ou gaseificada para produção de outros biocombustíveis. A celulose é, da mesma forma que a amilose (um dos componentes do amido), um homopolímero linear composto por unidades de glicose (BAILEY e OLLIS, 1986). 

• Na celulose, as moléculas de glicose estão unidas através de ligações glicosídicas β-1,4, o que resulta tanto em uma estrutura bastante diferente em relação à da amilose (composta por ligações glicosídicas α-1,4) quanto em uma reatividade química mais baixa. Dentro da parede celular, a celulose se divide entre regiões amorfas (15%) e cristalinas (85%): enquanto as primeiras podem ser facilmente hidrolisadas por ácidos, as últimas são de difícil decomposição (BAILEY e OLLIS, 1986). 

Já a hemicelulose é uma mistura de heteropolímeros ramificados compostos por hexoses (glicose, manose, galactose) e pentoses (xilose, arabinose) (BALAT e BALAT, 2009). 

• Como a celulose e a hemicelulose são compostas por açúcares fermentescíveis, pode-se utilizá-las em escala industrial para fermentação a bioetanol após pré-tratamento adequado.

A produção de bioetanol de segunda geração, por utilizar matérias-primas mais complexas, requer um processo produtivo com mais etapas que o de primeira geração. O processo produtivo pode ser resumido em quatro estágios (SÁNCHEZ e CARDONA, 2008):

• Pré-tratamento mecânico ou químico da biomassa para expor a celulose e a hemicelulose, tornando-as mais reativas para as etapas subsequentes;
• Hidrólise ácida ou enzimática para quebra da celulose e da hemicelulose em seus açúcares constituintes;
• Fermentação dos açúcares a bioetanol utilizando micro-organismos capazes de utilizar hexoses e pentoses;
• Separação e concentração do bioetanol produzido.

A vantagem do bioetanol de segunda geração reside no virtual aproveitamento de 100% da planta para a produção do biocombustível, o que aumenta em grande parte a quantidade de biomassa disponível para produção de bioetanol. 

• As desvantagens desta técnica são o seu baixo rendimento (pequena conversão da biomassa lignocelulósica em bioetanol) e o alto custo envolvido com o processo de hidrólise no seu atual estado de desenvolvimento (JOHN et al., 2011). 

Mesmo com a matéria-prima sendo acessível a baixo custo, a produção de bioetanol lignocelulósico em escala industrial é mais cara que a produção de bioetanol de primeira geração devido ao alto custo energético envolvido com as técnicas usuais de pré-tratamento da biomassa (HARUN e DANQUAH, 2011).

Produção Industrial de Microalgas

Microalgas:

• As microalgas são definidas como micro-organismos unicelulares e realizadores de fotossíntese (LI et al., 2008). Elas podem se desenvolver como células individuais isoladas ou associadas em fileiras ou pequenas colônias e são encontradas tanto em água doce como em ambientes marinhos (KUMAR et al., 2010), diferenciando-se das cianobactérias por serem eucarióticas (LI et al., 2008).

Atualmente, são conhecidas mais de 40 mil espécies de microalgas e cianobactérias. Entre os maiores grupos de microalgas, os mais frequentemente citados devido a suas propriedades de fixação de CO2, tratamento de efluentes ou produção de substratos para síntese de biocombustíveis se encontram as Cyanophyceae (cianobactérias), Chlorophyceae (algas verdes), Bacillariophyceae (diatomáceas) e Chrysophyceae (algas douradas) (KUMAR et al., 2010).

• As microalgas podem ser classificadas segundo a maneira pela qual se dá o seu metabolismo, utilizando fontes orgânicas ou inorgânicas de carbono com ou sem a presença de luz. São quatro os tipos de metabolismo possíveis em microalgas: fotoautotrófico, heterotrófico, mixotrófico e foto-heterotrófico (CHOJNACKA e MARQUEZ-ROCHA, 2004).

O cultivo fotoautotrófico envolve a utilização de luz solar como a única fonte de energia, que é convertida em energia química através da fotossíntese juntamente com CO2 como fonte de carbono. Já o cultivo heterotrófico é definido pela utilização de compostos orgânicos – como açúcares e ácido acético – como única fonte de energia e de carbono (KUMAR et al., 2010). 

• O cultivo mixotrófico é um processo metabólico misto: a fotossíntese é a principal fonte de energia para a célula, embora também possa haver assimilação de compostos orgânicos complexos. Já o cultivo foto-heterotrófico exige a presença de luz para que compostos orgânicos sejam utilizados como fonte de carbono (CHOJNACKA e MARQUEZ-ROCHA, 2004).

Uma mesma espécie de microalga não cresce, necessariamente, sempre com o mesmo regime metabólico. Sob baixa intensidade luminosa, por exemplo, muitas espécies de microalgas mudam de metabolismo fotoautotrófico para heterotrófico, desde que existam moléculas orgânicas assimiláveis no meio de cultivo (ZENG et al., 2011).cultivo; 

• Fase de aceleração, durante a qual a taxa de crescimento aumenta; 
• Fase de crescimento exponencial, caracterizada pela aparição da máxima taxa de crescimento nas condições de cultivo; 
• Fase estacionária, na qual a população de microalgas atinge o seu tamanho máximo – uma vez que a massa de microalgas não pode aumentar indefinidamente em um recipiente com nutrientes limitados; 
• Fase de declínio, onde há um decréscimo exponencial no número de células (MATA et al., 2010). 

Diversos fatores influenciam o crescimento de microalgas: fatores abióticos, como intensidade e qualidade luminosa, temperatura, concentração de nutrientes, de O2 e de CO2, potencial hidrogeniônico (pH), salinidade e presença de produtos químicos tóxicos; fatores bióticos, como patógenos (bactérias, fungos, vírus) e competição de outras espécies de microalgas; fatores operacionais, como cisalhamento produzido pela agitação, taxa de diluição e frequência de recuperação da biomassa (em cultivos contínuos), profundidade do leito e adição de bicarbonato (MATA et al., 2010). 

Para que o tempo total de cultivo de microalgas em batelada seja minimizado, alguns cuidados devem ser tomados com o inóculo utilizado: 

1. O inóculo deve ser o mais ativo possível e oriundo de cultura na fase de crescimento exponencial, 
2. O meio de cultivo do inóculo deve ter composição semelhante à do processo em escala aumentada e 
3. O inóculo utilizado deve perfazer de 5 a 10% do volume do meio final de modo a evitar perdas indevidas de intermediários ou ativadores por difusão (BAILEY e OLLIS, 1986).

As microalgas são capazes de fixar o carbono contido em diversas fontes: (1) CO2 atmosférico; (2) CO2 contido em gases de exaustão industriais; (3) CO2 fixado na forma de carbonatos solúveis em água (KUMAR et al., 2010). 

• Para utilização em cultivos fotoautotróficos de microalgas, os atuais níveis atmosféricos de CO2 (em torno de 392ppm, segundo NOAA, 2012) não são suficientemente altos para manutenção de taxas de crescimento e de produtividade encontrados em escala industrial. 

A fim de se contornar este problema e tornar o cultivo de microalgas interessante em termos industriais, tem-se considerado a possibilidade de utilizar gases de exaustão gerados em processos de combustão como fonte de CO2 para os cultivos, uma vez que estes contêm de 5 a 15% de CO2 em sua composição. 

• No entanto, a concentração de CO2 na corrente gasosa não reflete necessariamente a concentração de CO2 dissolvido no meio de cultivo, ou seja, a concentração à qual as microalgas são expostas durante seu crescimento.Esta última depende tanto do pH do meio quanto do gradiente de concentração de CO2 criado pela resistência do meio à transferência de massa (KUMAR et al., 2010).

Como a luz solar é fonte de energia direta para o crescimento de microalgas fotoautotróficas, a qualidade de sua irradiação sobre o cultivo afeta diretamente a eficiência fotossintética dos micro-organismos. A fotossíntese combina energia luminosa com CO2 e H2O para a produção de glicose, molécula fundamental na fabricação dos biopolímeros amido e celulose, responsáveis pelo armazenamento de energia e pela estrutura de célula, respectivamente. 

• Em cultivos industriais de microalgas, a luminosidade pode ser o principal fator limitante para o aumento de escala. Como o crescimento fotoautotrófico e a produtividade de biomassa são altamente dependentes de luz, as melhores áreas geográficas para cultivos de microalgas são aquelas com alta radiação solar durante o ano inteiro (JOHN et al., 2011). 

No entanto, a exposição prolongada a grandes intensidades luminosas pode acarretar danos (normalmente reversíveis) aos centros reacionais fotossintéticos. Este fenômeno, denominado foto-inibição, é o resultado de danos causados ao FSII pela sua superexcitação, devido à absorção de luz em excesso (KARP, 2005). Este efeito implica que, acima de certo valor de intensidade luminosa, um aumento adicional no nível de luminosidade faz com que a taxa de aumento da biomassa diminua ao invés de crescer (CHISTI, 2007).

• A reação de fotossíntese tem O2 como um de seus produtos. Sob alta luminosidade, a taxa volumétrica máxima de geração de O2 em foto biorreatores tubulares pode chegar a 10 g O2 m-3 min-1. 

Entretanto, a presença de O2 dissolvido (OD) no meio de cultivo em quantidades muito superiores à concentração de saturação pode inibir a fotossíntese, uma vez que o OD em excesso, juntamente com luz solar intensa, pode causar danos foto-oxidativos às células. Estima-se que o nível máximo de OD tolerável a fim de se evitar danos às microalgas seja de 400% do valor de saturação do ar (CHISTI, 2007). 

• Para assegurar que o OD permaneça em níveis aceitáveis, deve-se fazer a remoção contínua de O2 de foto-biorreatores (MOLINA et al., 2001). Dessa forma, em reatores contínuos em escala industrial, o O2 dissolvido no cultivo é periodicamente retirado em equipamentos de gaseificação.

Os nutrientes necessários ao crescimento das microalgas devem ser fornecidos pelo meio de cultivo, diversos elementos químicos são utilizados pelas microalgas durante as diferentes fases do seu desenvolvimento. 

• Além de carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre, os principais elementos constituintes da matéria orgânica de microalgas e de organismos vivos em geral, o ferro, por exemplo, é empregado em funções metabólicas essenciais, tais como o transporte eletrônico na fotossíntese, redução de nitritos e nitratos, fixação de N2 e de toxificação de espécies reativas de oxigênio (DRAGONE et al., 2011; ZENG et al., 2011).

JB de Pernambuco chegou a um acordo comercial com uma empresa austríaca, que irá fornecer a tecnologia e orientação necessária para se aventurar no negócio de produção de biocombustíveis a partir deste recurso renovável. Uma forma alternativa de geração de energia que não requer graus extensões de terra e enfatiza o cuidado ambiental

Cultivo de micro-algas