Biodiesel dalle Alghe. Il Nuovo Esempio Italiano di MicroLife. Biocarburante Sostenibile ma non Solo: Cosmesi, Farmaci, Mangimi e Integratori

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[ Il Contributo delle Microalghe per le Bioenergie ]

E’ indubbio! L’efficienza di conversione dell’energia solare in biomassa microalgale è molto maggiore di quella ottenibile con le colture tradizionali: da un ettaro di girasole o di colza si possono produrre 700-1000 kg di olio per anno, mentre le colture algali, se realizzate in adeguati impianti a reattori chiusi o “fotobioreattori”, possono superare, nelle nostre regioni, le 20 tonnellate di olio per ettaro e per anno ed hanno un potenziale di oltre 30 tonnellate nei paesi tropicali.

Le colture algali non competono con le colture agrarie per terreni fertili, non richiedono pesticidi e si possono realizzare su acqua di mare o su acque reflue da dove, in sinergia con i batteri associati, le microalghe prelevano i nutrienti che riciclano in biomassa dalla quale è poi possibile ottenere mangimi proteici o fertilizzanti oltre che biocombustibili. Le colture algali consumano grandi quantità di CO2 (fino a due chilogrammi di CO2 per ogni chilogrammo di biomassa algale prodotta) ottenibile, ad esempio, dai fumi di combustione delle centrali termoelettriche.

• Le Biomasse e i Nuovi Scenari di Energia Locale
  

Biomassa è un termine che riunisce una gran quantità di materiali, di natura estremamente eterogenea. In forma generale, si può dire che è biomassa tutto ciò che ha matrice organica, con esclusione delle plastiche e dei materiali fossili, che, pur rientrando nella chimica del carbonio, non hanno nulla a che vedere con la caratterizzazione che qui interessa dei materiali organici. La biomassa rappresenta la forma più sofisticata di accumulo dell’energia solare. Questa, infatti, consente alle piante di convertire la CO2 atmosferica in materia organica, tramite il processo di fotosintesi, durante la loro crescita. In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2·1011 tonnellate di carbonio all’anno, con un contenuto energetico dell’ordine di 70·103 Mtep.

La biomassa utilizzabile ai fini energetici consiste in tutti quei materiali organici che possono essere utilizzati direttamente come combustibili ovvero trasformati in altre sostanze (solide, liquide o gassose) di più facile utilizzo negli impianti di conversione. Altre forme di biomassa possono, inoltre, essere costituite dai residui delle coltivazioni destinate all’alimentazione umana o animale (paglia) o piante espressamente coltivate per scopi energetici. Le più importanti tipologie di biomassa sono: residui forestali, scarti dell’industria di trasformazione del legno (trucioli, segatura, ecc.) scarti delle aziende zootecniche, gli scarti mercatali e i rifiuti solidi urbani.

• Coltura Massiva di Alghe: Prospettive e Potenzialità per lo Sviluppo di Impianti a Scala Industriale

La coltura di microalghe in fotobioreattori rappresenta l’esempio maggiormente sviluppato, negli ultimi dieci anni, di biotecnologie applicate ai sistemi fotosintetici biologici; tale coltura, ottenibile mediante impiego di soluzioni saline, consente l’utilizzo dell’energia luminosa con efficienze di gran lunga superiori rispetto alle colture vegetali tradizionali. I principali vantaggi del sistema di coltura in ambiente chiuso, mediante sistemi a colonna nei quali la sospensione costituita dalle microalghe e dal mezzo di coltura viene mantenuta in movimento mediante insufflazione di aria arricchita in CO2, sono i seguenti:

1. Possibilità di contenere a valori assai bassi le perdite di acqua per evaporazione favorendo, in questo modo, la coltura in zone con scarsa disponibilità idrica;
2. Buona protezione offerta contro inquinanti esterni;
3. Sfruttamento dell’energia solare oltre che per la fotosintesi anche per l’aumento della temperatura di coltura (effetto serra) con conseguente aumento della velocità di crescita dei microrganismi e del periodo utile di coltura outdoor.

• Microlife: Lo Sviluppo Industriale delle Biotecnologie Fotosintetiche

Da qui il caso italiano: Microlife che nasce dalla determinazione dei soci fondatori di dar vita alla prima società veneta di biotecnologie foto sintetiche in grado di sviluppare, ingegnerizzare, costruire e condurre impianti a scala industriale per la produzione di microalghe a fini energetici. L’esperienza pluridecennale dei partner nell’ambito delle biotecnologie industriali e del project management di progetti complessi di R&D nel settore bioingegneristico e delle applicazioni industriali delle bionanotecnologie rappresenta un solido know-how aziendale.

• Integratori Dietetici: Farina di alghe come ingrediente ed integratore nei prodotti per l’industria alimentare.
• Terapeutici Diagnostici: Produzione di acidi grassi poliinsaturi ad elevato valore fisiologico (es. EPA, DHA ecc.), integratori proteici e vitaminici, composti ad elevato valore nutrizionale, principi attivi ad azione anticancerogena e per la produzione di diagnostici avanzati (es. ficobiliproteine per la realizzazione di biosensori, ecc.).
• Pigmenti: b-carotene come colorante alimentare ed integratore dietetico (provitamina A). xantofille, ficobiline nei diagnostici, in cosmetica e come reagenti analitici.
• Fonti di Fine Chemical: Glicerolo usato negli alimenti, nei cibi, nelle bevande, in cosmetica, in farmaceutica. Acidi grassi, lipidi, cere, steroli, idrocarburi, amminoacidi, enzimi e vitamine naturali (C, E, provitamina A). Polisaccaridi come gomme in grado di aumentare la viscosità e gli scambi ionici.
• Biocarburanti: Idrocarburi a catena lunga e lipidi esterificati come olio combustibile. Idrogeno, biogas.
• Mangimi: Produzione di ceppi microalgali per avannotteria e produzione di molluschi bivalvi, produzione di integratori e pigmenti (es. astaxantina, ecc.); Integratori ad uso mangimistico.

Le fasi di sviluppo del progetto industriale di Microlife sono tre e riassumibili come segue:

1. Ricerca microbiologica dei ceppi algali più adatti per la produzione di biodiesel.
2. Sviluppo, progettazione e conduzione di fotobioreattori per la produzione industriale di microalghe foto sintetiche.
3. Sviluppo di un modulo, a scala industriale, per la produzione di biodiesel da microalghe.

• Microlife: Sviluppo di un Modulo a Scala industriale per la Produzione di Biodiesel da Alghe

Grazie alla nascita di questa nuova start up tutta italiana possiamo da vicino essere coinvolti nel percorso che sta compiendo attraverso tutte le sue fasi di sviluppo. Ora, la Fase 3, ancora da realizzare, prevede il trasferimento dei risultati delle Fasi 1 e 2 e la realizzazione di un modulo di produzione industriale, al fine di verificarne i parametri strutturali e funzionali in grado di definire lo scale-up del sistema su superficie indicativa di un ettaro. Gli obiettivi della sperimentazione sul modulo industriale Microlife possono essere così evidenziati:

• Volume di coltura superiore a 15.000 litri.
• Concentrazione di coltura superiore a 1500 l/mq di superficie occupata.
• Produttività giornaliera elevata (0.6 – 0.8 gr/sostanza secca/litro/giorno) sia in condizioni di luce continua che in alternanza luce/buio.
• Sperimentazione di ceppi di microalghe che contengano il 35 – 40% di lipidi trasformabili in biodiesel con rendimenti superiori al 90%.
• Sperimentazione, già in avanzata fase di realizzazione da parte di Microlife, di nuovi sistemi di illuminazione a basso consumo energetico ottenibili da fonti rinnovabili.
• Sperimentazione di processi di alimentazione e termostatazione delle colture con acque di processo e/o reflui termici gassosi.
• Massimizzazione dell’utilizzo di reflui gassosi derivanti da impianti termici e/o di provenienza industriale ad elevato contenuto di anidride carbonica – in modo da verificare valori di fissaggio di 1.5-2 kg di anidride carbonica per kg di biomassa prodotta.
• Valutazione di costi di realizzazione, gestione e trasformazione.
• Scaling-up dell’impianto industriale Microlife su base di un ettaro di superficie.
• Valutazione risultati tecnologici e realizzazione layout industriale, su base ettaro, di un impianto integrato per la produzione di biomassa, estrazione olio e produzione biodiesel, recupero energetico con digestione anaerobica sulle biomasse residue.
• Analisi costi/benefici dell’impianto industriale Microlife.

Come sappiamo la coltura di cellule fotosintetiche in generale, e dei microorganismi fotosintetici in particolare, rappresenta uno dei più importanti settori di sviluppo e applicazione delle biotecnologie per la produzione non solo di biocarburanti sostenibili. Cercheremo così di affiancarci a Microlife e al suo percorso per meglio capire da vicino lo sviluppo tutto italiano di una realtà innovativa come questa.

[ Links utili e approfondimenti ]

• Microlife
  

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