Desarrollo de una metodología para la caracterización de los fenómenos de transporte radiactivo en un cultivo de microalgas - Castillo Cruz, Luis Ángel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2020)
El presente estudio se centra en describir el efecto de los principales fenómenos de transporte radiativo en fotobiorreactores. Se emplea una nueva metodología experimental diseñada para la estimación independiente y rápida de las propiedades ópticas espectrales del cultivo de microalgas en suspensión. Se toma como ejemplo Chlorella vulgaris UTEX 2714, y se estima: coeficiente de extinción (β), albedo (ω) y el parámetro de asimetría (𝑔) de la función fase (Φ). Estos parámetros definen la solución a la ecuación de transporte de radiación, y son fundamentales para poder caracterizar el efecto de las microalgas en el transporte radiativo dentro de cualquier fotobiorreactor. Se determinó para Chlorella vulgaris UTEX 2714, el coeficiente de extinción, albedo y el parámetro de asimetría (𝑔) de manera espectral, a diferentes concentraciones de microalgas en suspensión. Conforme a los resultados obtenidos se concluye que estos son independientes de la concentración de biomasa, pero fuertemente dependientes de la longitud de onda. Tanto el coeficiente de extinción como el albedo presentan comportamientos espectrales comparables cualitativamente a resultados reportados previamente en la literatura. P.ej., el coeficiente de extinción presenta variaciones moderadas dentro del rango visible, alrededor de ±20% con respecto al valor medio, con un máximo en 525 [nm] y decreciendo linealmente hasta alcanzar un valor mínimo a los 650 [nm]; el albedo por su parte presenta la absorción más alta (albedo mínimo) alrededor de los 440 [nm] y otro mínimo local a 625 [nm], con un valor medio en el rango visible de 0.6. Por último, el estudio sugiere que la función de fase de Chlorella vulgaris UTEX 2714 puede ser descrita utilizando un modelo de Henyey-Greenstein con un factor de asimetría (𝑔) medio (en el rango visible) de 0.9; esto debido a que la dependencia espectral de (𝑔) es mínima, salvo en los extremos del rango visible (i.e., longitudes de onda menores a 450 [nm] o mayores a 650 [nm]), en donde aparentemente decrece. Este comportamiento en los extremos debería validarse con una fuente que emita más energía en el rango antes mencionado. A pesar de que los datos espectrales disponibles en la literatura para la función de fase de microalgas son escasos, se ha reportado anteriormente que la dispersión de microalgas es principalmente hacia adelante para partículas de este tamaño, en luz visible, lo que era de esperarse en partículas de tamaño similar.