Los biocombustibles de cuarta generación son aquellos que usan microorganismos fotosintéticos mejorados para crear combustibles renovables. Las microalgas hacen parte de estos microorganismos y se constituyen en fuentes de biocombustibles prometedoras, debido a que, entre otras características, son 50 veces más eficientes en convertir la luz solar en biomasa y capturan entre 10 y 50 veces más CO2 que las plantas terrestres, además de no competir por suelo fértil, necesario para suplir las necesidades alimenticias de la sociedad. La microalga Chlorella vulgaris tiene un contenido lipídico superior al 35%, lo que la proyecta como una materia prima promisoria para la producción de biocrudo; dado que se ha demostrado que la calidad y productividad de este biocombustible está ligada a la materia prima que se emplee para su producción. Así, una microalga con mayor composición de lípidos genera biocrudo de mejor calidad y en mayor proporción, que una microalga con alto contenido proteico. Se hace necesario, por tanto, encontrar aquellas condiciones de cultivo que maximizan la productividad lípidica de la microalga, sin alterar la tasa de producción de biomasa. Una optimización de esta clase, sobre variables con una relación tan compleja, implicaría trabajo experimental extenso y costoso. No obstante, el modelamiento metabólico de los microorganismos es una herramienta que permite estimar el efecto de las variables de cultivo sobre la acumulación de biomoléculas y el desarrollo correcto de las algas, en un menor tiempo, reduciendo de esta forma los costos operacionales. El objetivo del presente proyecto es integrar modelos previos que permitan establecer la variación espaciotemporal de las variables en el reactor. Entre ellas, la distribución de luz se destaca por afectar la disponibilidad de la fuente de energía, alterando el desarrollo metabólico de la microalga. Se propone evaluar la incidencia de la luz en el alga desde una escala a nivel genómico, seguido de su desempeño a escala de laboratorio, hasta su comportamiento en sistemas de dos órdenes de magnitud mayor. Posteriormente, se validará el modelo propuesto mediante la evaluación de las características del biocrudo obtenido a través de un proceso de licuefacción hidrotermal de la biomasa algal producida en las condiciones predichas por el modelo. De esta forma, el modelo validado permitirá en un futuro evaluar modificaciones genéticas de microrganismos fotosintéticos, con diversos tipos de metabolismo, para aumentar los rendimientos de producción de biocombustibles de cuarta generación. Así mismo, será posible predecir el comportamiento de los microorganismos en biorreactores de diferentes geometrías, y servir como una herramienta para el diseño de reactores de escala industrial.