2. ESTADO ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE LA EXPLOTACION DE ALGAS ALGINOFITAS EN SUDAMERICA

Por:
Julio A. Vásquez y Erika A. Fonck
Departamento de Biología Marina/Facultad de Ciencias del Mar
Universidad Católica del Norte
Casilla 117, Coquimbo-Chile

2.1 Resumen

La explotación de algas productoras de ácido algínico en Sudamérica está restringida a cinco especies pertenecientes a la familia Lessoniaceae. Durante los últimos años, más del 90% de la biomasa de alginofitas se ha extraído en Chile, con una producción de alginatos que no alcanza a cubrir las demandas internas de los países sudamericanos. Las extracciones son manuales, basadas principalmente en recolecciones de varazones en playas expuestas.

De acuerdo con el estado actual de la industria de alginatos a nivel mundial, en Sudamérica debería proyectarse hacia la búsqueda de poblaciones (naturales o experimentalmente inducidas) con una razón M/G < 1, el desarrollo de una industria que permita al menos cubrir los requerimientos internos de los países de la región y el desarrollo científico y tecnológico necesario que permita nuevos usos y destinos de las macroalgas pardas.

2.2 Introducción

Los ambientes submareales someros de fondos rocosos, en mares templados y subpolares están dominados por asociaciones de algas pardas (Dayton, 1985). La importancia económica de estas algas, se relaciona con el contenido de ácido algínico, un copolímero lineal compuesto de segmentos de ácido D-manurónico, ácido L-gulurónico y de secuencias mixtas de ambos (Larse, 1981). La producción mundial de ácido algínico durante 1991, alcanzó las 27.000 tm generando divisas del orden de los US$ 250 millones anuales (Jensen, 1993).

Las principales aplicaciones de los alginatos están relacionadas con la industria textil (42%), de alimentos (34%), del papel (9.4%), la industria farmacéutica y dental (5.3%), la fabricación de electrodos de soldadura (5.6%), y otras misceláneas (3.2%) (Rees, 1986). Además durante los últimos años, la aplicación de este ficocoloide se ha expandido hacia otros usos como la elaboración de champagne, la producción de semillas artificiales y el tratamiento de diabetes (Indergaard, 1991).

Numerosas especies de algas pardas de los ordenes Fucales, Laminariales y Durvilleales son utilizadas como materia prima para la extracción de alginatos a nivel mundial. En Sudamérica, la extracción de alginatos está sustentada principalmente por Lessonia spp y Macrocystis spp, cuyas reservas naturales, las mayores del mundo, se encuentran en las costas de Chile y sur de Argentina. Estos países han sido, durante los últimos 25 años, proveedores de materia prima para industrias de alginatos en otras partes del mundo (Santelices & Lopehandia, 1981; Reeds, 1986; Jensen, 1993).

Este trabajo entrega antecedentes de la distribución, la abundancia, los métodos de recolección, de cultivo y de repoblamiento de algas productoras de alginatos. Además, analiza las exportaciones de materia prima (volumen y destino), la produccion de alginatos y las proyecciones del desarrollo de esta industria en Sudamérica.

2.3. Distribución y abundancia

En Sudamérica, la explotación de alginofitas está restringida a regiones de aguas templadas y frías de las costas de Chile y sur de Argentina. Cinco especies de algas pardas, todas pertenecientes a la Familia Lessoniaceae, se recolectan como materia prima para la producción de alginatos (Tabla 2.1.).

Lessonia nigrescens es el alga dominante en áreas intermareales rocosas en el sur del Perú y en Chile (Santelices, 1989). L. trabeculata es el alga de mayor biomasa en ambientes submareales dominados por Macrocystis en la zona Austral de Sudamérica (Santelices y Ojeda, 1984). M. integrifolia forma pequeños bancos submareales en áreas semiexpuestas y protegidas a lo largo de la costa del Pacífico, entre los 4° y los 37° S. M. pyrifera forma extensos cinturones costeros en el sur de Argentina y Chile (Barrales & Lobban, 1975; Santelices & Ojeda, 1984; Dayton, 1985), constituyendo la mayor reserva mundial de alginatos. Otras especies de algas pardas como, Eisenia cokeri en Perú (Acleto, 1981), Laminaria abyssalis, L. brasiliensis, Sargassum cymosum y S. vulgare en Brasil (Oliveira & de Paula, 1977; Ferreira et al., 1988), han sido consideradas como recursos potenciales, para la industria de alginatos, en función de sus biomasas locales.

De las especies anteriormente mencionadas, existen numerosas evaluaciones de biomasa y densidad promedio (Alveal et. al., 1973; Santelices & Lopehandía 1981; Santelices et al., 1980, Santelices, 1982, 1989; Werlinger & Alveal, 1988; Vásquez, 1991, 1993). Sin embargo, en la mayoría no se indica la extensión de las poblaciones, impidiendo la estimación de sus biomasas totales. Además, la diversidad metodológica empleada en las estimaciones de biomasa, impide la comparación entre poblaciones de una misma especie. Por otro lado, aquellas que evalúan el área total cubierta por las poblaciones son escasas (Tabla 2.2.), no incluyen variabilidad temporal de biomasa y, generalmente no entregan datos sobre biomasa cosechable. En este contexto, es necesario realizar evaluaciones permanentes con métodos estandarizados (por especies o grupos de especies similares) y estudiar la dinámica poblacional de las alginofitas en una escala temporal y espacial adecuada.

2.4. Niveles de explotación

Para Sudamérica, los antecedentes sobre extracción de alginofitas son restringidos, poco detalladas y generalmente incompletos. En las estadísticas de extracción, las biomasas totales de las especies aparecen reunidas bajos sus nombres genéricos, obviando el aporte de cada una de ellas en particular (e.g. Anuario FAO, Estadísticas de Pesca, Captura y Desembarque).

En Argentina, la extracción de algas productoras de ácido algínico, principalmente Macrocystis pyrifera, se concentra en las Provincias de Chubut y Santa Cruz. En estas localidades, Lessonia spp es ocasionalmente recolectada en playas expuestas producto de varazones. Puesto que las estadísticas de extracción no identifican las especies que aportan la biomasa cosechada, por su distribución, se presume que deberían corresponder a L. vadosa y L. flavicans.

Las estadísticas de la FAO (Anónimo, 1990) reporta valores globales de algas pardas que entre 1981 y 1985, fluctuaron entre 957 y 282 tm. Desde 1986 a 1990, la biomasa promedio extraída no sobrepasó las 11 tm anuales. A partir de 1990 no se han cosechado algas pardas desde las costas del sur de Argentina, mostrando el colapso y cierre de esta actividad comercial (Tabla 2.3.).

Fuente: Anuarios Estadísticos de Pesca, Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción de Chile; Anuario FAO, Estadística de Pesca, Captura y Desembarque, 1990.

En Brasil como en otros países tropicales de occidente, no existe tradición en la utilización de algas marinas, probablemente por la carencia de una flora marina conspicua, como la que ocurre en regiones frías templadas.

Brasil no produce alginatos, en consecuencia la demanda interna es importada. En un estudio exploratorio, Oliveira (1981) indica que es factible disminuir la dependencia externa, produciendo un volumen limitado de alginatos para finalidades específficas. En este contexto, se ha sugerido que poblaciones de Sargassum de la costa sudeste (Oliveira, 1981; De Paula & De Eston, 1987; De Paula, 1988) y noroeste del Brasil (Ferreira et al., 1988) podrían servir como materia prima, para producir alginatos de viscosidad media (Oliveira & De Paula, 1977).

Prospecciones de Laminaria abyssalis y L. brasiliensis (Oliveira, 1981; Quege & Hwa, 1984) indican la presencia de grandes poblaciones submareales (40-100 m de profundidad) desde el norte del Estado de Río de Janeiro al sur de Bahía. Estas feofitas producen un alginato de alta calidad, sin embargo la factibilidad de extracción se ve dificultada por la distribución por la distribución batimétrica de sus poblaciones.

Perú no explota sus algas pardas, aun cuando, Acleto (1981) señala como recursos potenciales de materia prima para la extracción de ácido algínico a Macrocystis, Lessonia y Eisenia. Sin embargo, este autor no entrega antecedentes de la abundancia de sus poblaciones naturales.

Dado los volúmenes de algas pardas recolectadas en Chile, el análisis de su extracción corresponde al análisis de la extracción a nivel sudamericano. Durante los últimos 10 años, las extracciones de Lessonia spp en el norte de Chile, han constituido en promedio más del 90% de la materia prima recolecta en Sudamérica (Tabla 2.3.), la que a su vez representa aproximadamente el 10% de la extracción de alginofitas a nivel mundial.

A diferencia de la mecanización de las cosechas de Macrocystis pyrifera en el sur de California (McPeak & Barilotti, 1993) y Laminaria longicruris en Canadá (Chapman, 1987), la extracción de macroalgas productoras de ácido algínico en Chile, es manual y su biomasa corresponde a algas varadas en playas expuestas, consecuencia del movimiento de agua.

La explotación de alginofitas en Chile, se concentra entre los 23° y los 32°S (Avila & Seguel, 1993), involucrando principalmente a Lessonia nigrescens y L. trabeculata. Lamentablemente, las estadísticas de extracción no distinguen entre ambas especies. Sin embargo, la demanda preferencial de L. nigrescens en las plantas de molienda (L. trabeculata incluye piedras en su disco de adhesión) sugiere que la mayor biomasa corresponde a esta especie.

La biomasa total cosechada de alginofitas ha fluctuado entre las 27,546 y 89,609 tm (90% humedad) durante los últimos diez años (Tabla 2.3.). Estas fluctuaciones obedecen principalmente a la relación oferta-demanda del mercado mundial (Vásquez & Westermeier, 1993), más que a fluctuaciones de la abundancia del recurso. Sin embargo, las poblaciones submareales e intermareales de L. trabeculata y L. nigrescens, entre los 18° y los 30°S, son afectadas por un evento oceanográfico catastrófico y recurrente que modifica fuertemente las comunidades marinas litorales del Pacífico sur (Camus, 1990).

Las reservas naturales de M. pyrifera del extremo sur de Chile, estimadas en 500,000 tm (peso seco) sólo para la región del Estrecho de Magallanes y área del Canal Beagle (Santelices, 1988), se encuentran inexplotadas. La falta de vías de acceso comercialmente aptas y condiciones climáticas que impiden el secado de algas a la intemperie, parecen ser las principales limitantes de su explotación. En consecuencia, los pequeños volúmenes de Macrocystis spp que aparecen en las estadísticas pesqueras, corresponden casi en su totalidad a M. integrifolia, que se distribuye entre los 4° y los 37°S.

2.5. Cultivo y repoblamiento de algas pardas

En Sudamérica existen escasos antecedentes sobre actividades de cultivo y repoblamiento de algas pardas. En general, estos se relacionan con el efecto de distintos factores ambientales sobre el desarrollo de las fases microscópicas de Lessonia nigrescens (Hoffmann & Santelices, 1982; Hoffmann et al., 1984; Avila et al., 1985), Lessonia trabeculata (Edding et al., 1990) Macrocystis pyrifera (Candia et al., 1979; Alveal et al., 1982), y Laminaria abyssalis (Yoneshigue-Valentin, 1990), en condiciones de laboratorio. Estudios sobre la propagación vegetativa de Lessonia nigrescens han sido realizados por Collantes & Mello (1988) mediante técnicas de cultivo de tejidos y células, inducción de callos y en la diferenciación de plántulas. Aunque esta información es valiosa, sólo en algunos casos, ha sido aplicada a mayor escala en cultivos en el mar, o en programas de repoblamiento.

Oliveira (1989) sostiene que el cultivo de macroalgas para la producción de alginatos es innecesario en países como Argentina, Perú y Chile. Estos países tienen suficiente biomasa de alginofitas como para pensar en actividades que aumenten aún más la materia prima ya existente. No obstante, la recuperación de poblaciones de macroalgas expuestas a perturbaciones naturales podrían efectuarse a través de actividades de cultivo y repoblamiento masivo.

El efecto catastrófico de el fenómeno de El Niño sobre Lessonia nigrescens y L. trabeculata en el norte de Chile, ha promovido algunas actividades de cultivo y de repoblamiento. Esporofitos de L. trabeculata obtenidos en condiciones de laboratorio fueron cultivados masivamente en el mar a 3 m de profundidad. La tasa máxima de crecimiento lineal alcanzada fue de 7.5±1.6 mm d^-1 durante verano tardío (Edding et al., 1990). Estos autores sugieren que el cultivo de Lessonia trabeculata en el mar puede ser utilizada como una alternativa de repoblamiento de áreas sobreexplotadas o sobrepastoreadas.

Transplantes experimentales de juveniles y adultos de Lessonia nigrescens han sido ineficaces para repoblar áreas intermareales rocosas en el norte de Chile. Aun cuando, las plantas tienen una buena capacidad de readhesión, la constitución granítica del substrato y lo expuesto de las costas del Pacífico Sur (entre 18°–42°S), impiden la permanencia de elementos de sujeción usados en actividades de repoblamiento (Vásquez & Tala, 1992). “Siembra de esporas” (40 litros para 10 m² de costa [200.000 esporas/ml]) y de “atados de frondas reproductivas” de Lessonia nigrescens, permitieron recuperar los patrones de distribución y abundancia de esta especie, en áreas intermareales del norte de Chile (Vásquez & Tala, en prensa).

2.6. Producción de alginatos

Aun cuando Sudamérica cuenta con las mayores reservas naturales de algas productoras de ácido algínico, el desarrollo de la industria de alginatos ha sido incipiente, determinando que Argentina y Chile hayan sido proveedores permanentes de materia prima para la industria foránea de ficocoloides. Del total de algas pardas extraídas anualmente en Chile, el 98.7% es exportado como materia prima para la industria de alginatos de Japón, Reino Unido, E.U. y Francia (Tabla 3.4.).

Fuente: Banco Central de Chile, Estadísticas de exportación.

La industria de alginatos en Chile inicia su actividad a partir de 1989 con una producción de 25 tm anuales. El año de máxima producción observada con 49 tm, representó el 0.18% de la producción mundial de este ficocoloide durante ese periodo. La mayor parte de este volumen corresponde a alginato de sodio, elaborado por una planta en Antofagasta (23°S) en el norte de Chile. Una pequeña fábrica que opera con capitales Japoneses en la zona central de Chile, absorbiendo parte de la materia prima nacional, produce PGA (Propylene Glycol Alginate) en la zona central de Chile. No se tienen antecedentes de los volúmenes y especies utilizadas en el proceso de extracción, tampoco de los volúmenes de PGA producidos.

No existen antecedentes que indiquen producción de ficocoloides de algas pardas en otro país latinoamericano.

2.7. Proyecciones

En una revisión sobre la comercialización de alginatos de alginatos durante los años 80, Rees (1986) analiza la producción mundial, la distribución geográfica de los principales mercados, las aplicaciones y los distintos usos y propiedades de los diferentes tipos de alginatos producidos. Entre 1978 y 1984, la producción de alginatos a nivel mundial mostró una taza de crecimiento anual de 2.4%. A pesar de este crecimiento sostenido, las proyecciones de Rees (1986) no eran muy alentadoras, infiriendo una taza decreciente en la comercialización de alginatos para los años siguientes. Esto por el aumento de la competitividad de las fábricas elaboradoras de alginatos, disminución de los precios de los ficocoloides, el escaso desarrollo de nuevos productos, y la sustitución de los alginatos por otros coloides de menor precio, mejor calidad y mayor rendimiento.

En un análisis reciente del estado actual y futuro de la industria de ficocoloides, Jensen (1993) sugiere que la industria de alginatos debería mantener el crecimiento de 5% anual mostrado durante los últimos años. Sus predicciones están basadas en el crecimiento estimado de la poblacional mundial y el aumento del estándar de vida de los países industrializados. Según este autor, el aumento creciente en el uso de autoadhesivos, de alimento para mascotas, de alimentos humanos más elaborados y de comida preparada, debiera generar a corto plazo, divisas equivalentes a un cuarto de billón de dólares. De igual manera, la tendencia actual de rechazo de productos sintéticos en la dieta de países desarrollados, debería favorecer la demanda de biopolímeros y de alginatos en el futuro.

A pesar del optimismo del análisis y de las promisorias proyecciones de Jensen (1993), el desarrollo de la industria de alginatos en Sudamérica, no parece ser una tarea fácil de realizar. El mercado de estos ficocoloides es tremendamente competitivo y especializado. A diferencia de otras actividades productivas, generalmente los usuarios de los productos derivados de algas pardas van a la vanguardia en el desarrollo de nuevos productos, determinando las necesidades del mercado mundial. En este contexto, si se quiere desarrollar una industria competitiva, será necesario contar con la tecnología necesaria para poder realizar los procesos que las exigencias del mercado determinen.

Los países sudamericanos (y quizás la región) deberían al menos, satisfacer las demandas internas de alginato de sodio. Sudamérica usa el 3.7% de su producción mundial, sin embargo su elaboración en fábricas de la Región no alcanzan el 1% de su producción total.

Si se cuenta con la tecnología adecuada, y en función de la calidad de la materia prima que se encuentra principalmente en el cono sur de Sudamérica, debiera ser posible desarrollar industrias pequeñas que produzcan alginatos con un alto valor agregado. Para esto, es indispensable que la comunidad científica regional aumente los esfuerzos en investigación e intensifique los estudios en la búsqueda de otros usos para los ficocoloides. El uso de copolímeros de alginatos en el control experimental de la diabetes, de infecciones virales, de la actividad antitumoral y de la citotoxicidad e inhibición de la propiedad antibiótica (Mayer et al., 1986, 1987 a, b; Larripa et al., 1987; Haukins & Hockey, 1990; Indeargaard, 1991), ejemplifican nuevas vías de desarrollo para la industria de alginatos en Sudamérica.

Puesto que hay una alta demanda por materia prima rica en ácido gulurónico a nivel mundial, la búsqueda y explotación de poblaciones naturales con estas características podría ser una buena alternativa para países sudamericanos con aguas frío-temperadas. Algas pardas con alto contenido en ácido gulurónico están siendo utilizadas en la elaboración de biomoléculas complejas, enzimas, hormonas y vacuna (Jensen, 1993).

Aun cuando se podría argumentar en contra de la necesidad y rentabilidad de los cultivos de alginofitas, el cultivo de plantas con una razón M/G (Manurónico/Gulurónico) < 1 podría ser una alternativa viable. Poblaciones submareales de Lessonia trabeculata en bahías protegidas y ambientes expuestos del norte de Chile, tienen una razón M/G entre de 0.18 y 0.37. Transplantes experimentales cruzados (expuesto-protegido), mostraron un aumento significativo del contenido de bloques de ácido gulurónico en poblaciones de ambientes protegidos transplantados a ambientes expuestos (Venegas et al., 1993). Las plantas de ambientes expuesto se caracterizan por poseer uno o pocos estipes, gruesos y de escasa flexibilidad. Experimentalmente se ha demostrado que este tipo de morfología puede ser inducida por la presión de pastoreadores bénticos. En consecuencia, mediante manipulación de la morfología de plantas, simulando el efecto de poda selectiva que producen los herbívoros, debiera ser posible inducir experimentalmente (en ambiente natural y a gran escala), morfologías con altos contenidos de ácido gulurónico.

No obstante lo anterior, el aumento de las exportaciones de materia prima (principalmente de alginofitas con una razón M/G < 1), con el objeto de aumentar el ingreso de divisas no parece ser una vía adecuada para el desarrollo de la industria de algas pardas en Sudamérica. En primer lugar, por la incorporación de China en el mercado mundial de alginatos, con una productividad anual de un millón de toneladas (peso húmedo) de Laminaria japonica, invadiendo los mercados europeos con grandes volúmenes de materia prima a bajos precios. Segundo, la comercialización de materia prima está limitada por que los grandes productores de alginatos son también recolectores de macroalgas productoras de ácido algínico.

Un aspecto importante de considerar, en las proyecciones del desarrollo de la industria de ficocoloides, es el planteado por Jensen (1993) en relación al papel de las macroalgas en la disminución del calentamiento global de la atmósfera. Si el calentamiento global es causado por el uso intensivo del carbono fósil, el aumento de la productividad primaria debería ser un factor importante de considerar en la reducción del CO₂ atmosférico.

El concepto de granjas marinas fue desarrollado en E.U. durante los años 70 mediante cultivos oceánicos extensivos de Macrocystis pyrifera en las costas del sur de California (North, 1970– 1978). Aunque el interés en estas granjas oceánicas pasó luego de solucionada la crisis energética de los finales de los 70, diez años después estos cultivos masivos de macroalgas vuelven a cobrar actualidad. Esta vez, con el objetivo de disminuir la cantidad de CO₂ atmosférico. Durante 1992, el Electric Power Research Institute (EPRI, 1992, en Jensen, 1993) realizó dos reuniones de trabajo para discutir el papel de los cultivos de macroalgas a gran escala (granjas oceánicas), en el cambio global de la atmósfera. Una aproximación grosera determinó que un cultivo de 4 millones de km² de macroalgas (equivalente al 1% de la superficie oceánica), podría disminuir el nivel actual de CO₂ de la atmósfera, al nivel que esta tenía en 1988. Estos cultivos masivos deberían contrarrestar la eutroficación de ambientes costeros, la cual debe ser considerada como una de las consecuencias del calentamiento global.

De producirse este tipo de cultivos, se generarán enormes cantidades de algas a precios negativos. Esta biomasa disponible debería incentivar la investigación en muchos aspectos relacionado con las algas, como la bioconversión y el desarrollo de nuevos y mejores usos para las macroalgas. La disponibilidad de grandes biomasas, debería además minimizar el uso creciente del carbono fósil, utilizando a las algas como fuente de energía alternativa.

Agradecimientos

A José Zertuche González y a la Sociedad Mexicana de Ficología por invitarnos a participar en el III Congreso de Ficología Latinoamericana. A E. Pérez por sus comentarios y a H. Pino por proporcionarnos información que nos ayudó a complementar lo ya publicado. La Facultad de Ciencias del Mar de la Universidad Católica del Norte (Chile) financió nuestra participación.

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