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    Revalorización de subproductos de la industria láctea para la obtención de biomasa microalgal .
    (Escuela de Posgrado FRBA, 2025-09-01) Casá, Nahuel Esteban
    La presente tesis estudió la revalorización del suero de ricota, un subproducto de la industria láctea de escaso valor agregado, para su uso como sustrato en la obtención de biomasa microalgal. El objetivo principal fue desarrollar un bioproceso de producción de microalgas utilizando el suero de ricota como medio de cultivo alternativo, contribuyendo así a la sostenibilidad y rentabilidad de la industria láctea. El suero de ricota, a pesar de tener valor nutricional remanente, presenta un uso limitado en la alimentación humana por su alta salinidad. Asimismo, su elevado porcentaje de agua encarece su transporte. Sumado a esto, representa un riesgo ambiental debido a su carga contaminante, con valores de demanda biológica de oxígeno cercana a los 50 g L-1 y demanda química de oxígeno que ronda los 80 g L-1. El suero de ricota se caracterizó, confirmándose que su contenido de hidratos de carbono (5,5 g 100 g-1), en conjunto con otros macronutrientes y minerales disponibles, lo convierte en un medio potencialmente adecuado para el cultivo de microalgas. Se evaluó la capacidad de adaptación de las microalgas Arthrospira máxima, Arthrospira platensis y Chlorella vulgaris, en medios de cultivo con concentraciones crecientes de suero de ricota, comprobándose la capacidad de adaptación de las tres cepas a todas las concentraciones de suero de ricota. Entre ellas, se observó un desempeño superior por parte de los sistemas mixótrofos de C. vulgaris, no solo porque todos sus sistemas se ubicaron dentro del grupo de significancia de mayor rendimiento, sino también porque esta microalga alcanzó su fase estacionaria a las 96 h de cultivo (24 h antes que A. máxima y A. platensis). En una segunda instancia, el suero de ricota se pretrató mediante microfiltración de flujo tangencial con membrana de tamaño de poro nominal de 0,1 μm, con el fin de reducir las partículas en suspensión que podrían interferir con la incidencia de la radiación lumínica, así como también la carga microbiana propia del suero de ricota, que podría reducir el rendimiento de las microalgas por competir por los nutrientes disponibles. Los resultados obtenidos demostraron que, entre las cepas estudiadas, C. vulgaris es la que mejor se desarrolló en suero de ricota pretratado por microfiltración, demostrando superioridad significativa frente a A. platensis y A. máxima en cuanto a la velocidad de crecimiento específica máxima (μmax), la concentración máxima logarítmica relativa (Cmax) y en la productividad de biomasa. Respecto de la microfiltración como método de esterilización, se verificó que se redujo la carga de microorganismos del suero de ricota de 96 UFC mL-1 a < 1 UFC mL-1. En este contexto, se definió continuar con los siguientes ensayos con la microalga C. vulgaris y se eligió el sistema de suero de ricota sin dilución. Revalorización de subproductos de la industria láctea para la obtención de biomasa microalgal Habiéndose definido la cepa y concentración de suero de ricota, se avanzó con la optimización de las condiciones de cultivo para maximizar la producción de biomasa. Se exploraron diversas variables, incluyendo el método de pretratamiento del suero, la suplementación con nutrientes, las fuentes y condiciones de iluminación, la concentración del inóculo, el pH inicial y la velocidad de mezclado. Se encontró que los cultivos con mejor desempeño fueron los realizados en suero pretratado por microfiltración tangencial. Asimismo, esta técnica disminuyó la turbidez, sin generar en el suero reacciones químicas no deseadas, que podrían resultar en la reducción de la biodisponibilidad de sus nutrientes. El estudio de suplementación se realizó a través de un diseño central compuesto. Contrario a lo esperado, la suplementación, en el rango de concentraciones ensayado, no mejoró los parámetros cinéticos de crecimiento. En cuanto a las fuentes lumínicas, se obtuvieron parámetros de crecimiento superiores al emplear fuentes LED. Entre este tipo de fuentes, los cultivos de Chlorella vulgaris expuestos a luz LED blanca (650 nm, 520 nm, 460 nm) mostraron mayor productividad de biomasa que los expuestos a luces LED roja (650 nm), azul (460 nm) y roja azul (650 nm, 460 nm), todas ellas con un fotoperiodo de 12 / 12 h de luz / oscuridad y una radiación PAR aproximada de 50 µmol m-2 s-1. Mediante un diseño central compuesto se determinó que la variable pH inicial presentó un valor óptimo de 8,03. Asimismo, es importante destacar que los sistemas mostraron una tendencia a la autoregulación de los pH, encontrándose todos al final del ensayo dentro del rango 7,90-9,11. Respecto de la concentración del inóculo, su variación resultó ser no significativa (p > 0,05). Por último, quedó demostrado que la condición de mezclado óptima fue la de 100 rpm, dado que los sistemas expuestos a mezclado orbital con velocidades de 100 y 150 rpm mostraron los mejores rendimientos, y entre ellos el sistema de 100 rpm es el que presenta un menor requerimiento energético. Por último, se abordó el escalado de los cultivos de Chlorella vulgaris a una escala de laboratorio en un volumen de cultivo de 2 L. Para esto se aplicaron criterios de similitud dinámica, tomando como referencia la velocidad de disipación de energía por unidad de volumen, obteniéndose como resultado una velocidad de agitación de 500 rpm. En este aspecto, se analizaron las dimensiones celulares, las cuales resultaron de 6,4 ± 1,5 µm, con un valor máximo de 12,9 µm y se calculó la longitud crítica de los remolinos, resultando en un valor de 70 µm que, por ser ampliamente superior a los diámetros de las células, no representó un riesgo para su integridad. Finalmente, el cultivo escalado presentó una productividad similar a la del sistema de volumen 200 mL. Estos resultados sugieren que el escalado es factible y que el uso de suero de ricota como medio de cultivo puede ser implementado en un contexto industrial. En conclusión, esta tesis demuestra la viabilidad de utilizar el suero de ricota como medio de cultivo para la producción de biomasa microalgal, contribuyendo a la sostenibilidad de la industria láctea y ofreciendo una alternativa para la reducción de su impacto ambiental. Esta investigación abre nuevas oportunidades para la valorización de subproductos agroindustriales y sugiere que la producción de microalgas puede ser una alternativa rentable y ecológica.