Evaluación de diseños de fotobiorreactores para su posible aplicación como sistemas de fachada microalgal

Paredes vivas que respiran

Imagine que las paredes de un edificio pudieran limpiar el aire de forma silenciosa, ayudar a combatir el cambio climático e incluso generar productos verdes útiles, todo mientras dejan pasar la luz del día. Este estudio explora precisamente esa idea probando nuevos sistemas de ventanas “vivas” llenos de microalgas microscópicas. Los investigadores se propusieron diseñar y evaluar pequeños reactores llenos de agua que algún día podrían integrarse en fachadas, transformando los edificios ordinarios en socios ambientales activos en lugar de usuarios pasivos de energía.

Plantas diminutas con gran potencial

El núcleo del concepto es una microalga verde unicelular llamada Chlorella vulgaris. Estos organismos microscópicos crecen rápido, prosperan en soluciones nutritivas sencillas y son extremadamente eficientes a la hora de capturar dióxido de carbono del aire—mucho más rápido que los árboles en base al peso. Cuando se alojan en recipientes transparentes adheridos al exterior de un edificio o colocados justo dentro de las ventanas, usan la luz solar para crecer y producir oxígeno mientras secuestran carbono en su biomasa. Esa biomasa puede luego cosecharse para utilizarse en productos que van desde plásticos de base biológica hasta químicos especializados, convirtiendo cada panel de fachada en una pequeña fábrica verde autosuficiente.

Nuevas formas de reactores para edificios reales

Para pasar de la visión a la práctica, el equipo construyó y probó varios fotobiorreactores compactos—recipientes transparentes diseñados específicamente para cultivar microalgas con luz diurna real. Se concentraron en dos formas principales que encajan en espacios habituales de edificios: columnas verticales que podrían ocupar esquinas estrechas, y paneles planos que podrían colocarse frente a ventanas más grandes. Ambos se fabricaron con plásticos transparentes y duraderos para mantener los costes bajos y la instalación sencilla. Algunos de estos reactores incorporaban estructuras internas adicionales, como un inserto en espiral dentro de una columna o “hojas” plásticas inclinadas y láminas en forma de S dentro de paneles planos, destinadas a mejorar la distribución de la luz, los nutrientes y el aire a través del cultivo.

Cómo una simple espiral estimula el crecimiento

Cuando los reactores se probaron en un campus universitario en Türkiye, un diseño destacó claramente: una columna equipada con un deflector en espiral. Se inyectaba aire por la parte inferior, formando burbujas que eran guiadas hacia arriba a lo largo del recorrido en espiral. Este suave movimiento helicoidal evitaba que las burbujas se unieran en grandes bolsillos, mantenía las algas bien mezcladas y ayudaba a que la luz alcanzara más células a lo largo del reactor. Como resultado, este diseño alcanzó los recuentos celulares y la biomasa más altos—unos 1,8 gramos de algas secas por litro, aproximadamente 1,5 a 1,8 veces más que los paneles planos o las columnas simples. Un beneficio adicional fue que gran parte de las algas prefirió crecer directamente sobre la superficie de la espiral, lo que hizo la cosecha tan simple como retirar y raspar el inserto, reduciendo pasos de separación que consumen mucha energía.

Contando la huella oculta

Puesto que las tecnologías “verdes” no son automáticamente de baja emisión de carbono, los investigadores también examinaron el impacto ambiental del reactor de mejor rendimiento mediante una evaluación del ciclo de vida. Rastrearon los recursos necesarios para producir un gramo de algas—desde nutrientes y agua hasta la electricidad usada para las bombas de aire y las centrífugas. Los materiales del reactor en sí se trataron como equipo reutilizable. El análisis reveló que casi todo el impacto climático, alrededor de 0,93 kilogramos de CO₂ equivalente por gramo de biomasa en este montaje a pequeña escala, provenía del consumo eléctrico, especialmente de la aireación. En otras palabras, la limpieza de la red eléctrica determina en gran medida cuán respetuosos con el clima son realmente estos sistemas. El equipo también estimó costes sencillos y encontró que la columna con espiral produjo biomasa al precio más bajo entre los diseños probados, gracias a su mayor rendimiento y a la cosecha más fácil.

De las ventanas de laboratorio a las ciudades verdes

En términos simples, este trabajo muestra que unidades de ventana cuidadosamente diseñadas y llenas de algas podrían ayudar a los edificios a limpiar el aire interior, capturar carbono y generar biomasa útil—especialmente si se alimentan con electricidad renovable. El diseño de columna en espiral demostró que un ajuste modesto en cómo se mueven el aire y el líquido dentro de un reactor puede aumentar drásticamente el crecimiento a la vez que simplifica el mantenimiento. Aunque el estudio se realizó a pequeña escala y las emisiones eléctricas actuales en Türkiye son relativamente altas, la ampliación con equipos más eficientes y energía más limpia podría reducir mucho la huella de carbono. Integradas en las fachadas de los edificios como unidades modulares, estas placas vivas podrían convertirse en herramientas prácticas para campus y ciudades más verdes, apoyando objetivos climáticos más amplios como el Pacto Verde Europeo y el impulso hacia edificios con emisiones netas cero.

Cita: Tekin, Z., Al-Hammadi, M., Çalişkan, G. et al. Evaluation of photobioreactor designs for potential application as microalgal façade systems. Sci Rep 16, 11871 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42461-8

Palabras clave: fachada de microalgas, diseño de fotobiorreactor, Chlorella vulgaris, biotecnología integrada en edificios, evaluación del ciclo de vida