ISTITUTO SPALLANZANI
Il massiccio investimento nella cattura dell’anidride carbonica (CO2) è uno dei principali strumenti che numerosi Paesi utilizzano per contrastare le emissioni di gas serra. C’è, pertanto, una spinta verso l’utilizzo di tecnologie di “Carbon Capture and Storage” che, utilizzando la CO2 come materia prima a basso costo per prodotti innovativi, rispondono all’attuale esigenza di convertire le tradizionali attività produttive secondo nuovi modelli sempre più rispettosi dei principi dell’economia circolare.
In tale ambito, le biotecnologie che prevedono l’applicazione di microrganismi per catturare e convertire la CO2 in cibo, prodotti chimici o carburanti sono in genere più ecosostenibili ed economicamente vantaggiose rispetto ad altre estremamente energivore che includono, ad esempio, il recupero avanzato del petrolio, la sintesi di syngas, l’estrazione, la mineralizzazione e la carbonatazione.
In particolare,lacattura biologicae il sequestro del carbonio mediante microalghe sono stati riconosciuti fra imetodi più efficaci nel contrastare gli effetti devastanti delle emissioni di gas serra. La biocattura del carbonio mediante microalghe è considerata una tecnologia rispettosa dell’ambiente, economicamente fattibile e sostenibile, in quanto questi microrganismi possono convertire la CO2 in macromolecole, come lipidi, proteine, carboidrati e pigmenti, attraverso la fotosintesi.
Questi prodotti ad alto valore aggiunto possono essere utilizzati per preparare alimenti, mangimi per acquacoltura e animali terrestri di interesse commerciale, cosmetici, prodotti farmaceutici, fertilizzanti, sostanze biologicamente attive e biocarburanti come biodiesel, bioidrogeno e biometano.
Inoltre, le microalghe hanno un’elevata efficienza fotosintetica, con una capacità di fissare la CO2 da 10 a 50 volte maggiore rispetto alle piante terrestri ed un tasso di crescita/moltiplicazione altrettanto superiore. In media, per 1 Kg di biomassa microalgale prodotta vengono fissati 1,8 Kg di CO2.
Un altro grosso vantaggio delle microalghe è rappresentato dalla loro forte flessibilità ambientale, che le rende in grado di adattarsi a differenti condizioni ambientali, a volte anche estreme, favorendone l’applicabilità. Tali microrganismi possono essere coltivati su spiagge costiere, su terreni salino-alcalini e nei deserti senza entrare in competizione con altre pratiche agronomiche.
La fattibilità economica rappresenta un altro grande vantaggio, in quanto le acque reflue civili industriali e agricole possono essere utilizzate come fonti di nutrienti alternative a basso costo per la coltivazione delle microalghe, la cui biomassa risultante fornisce la materia prima per l’estrazione di prodotti ad alto valore aggiunto.
L’efficienza della biocattura della CO2 da parte delle microalghe varia a seconda della loro fisiologia, della composizione del mezzo di coltura, della tipologia di bioreattore utilizzato per la loro crescita e delle condizioni ambientali, in particolare luce, temperatura e capacità di trasferimento di CO2 e nutrienti.
In media, si è calcolato che utilizzando circa il 9% di energia luminosa si potrebbero sequestrare annualmente circa 0,54 Gt di CO2 e produrre circa 324,33 milioni di tonnellate di biomassa di microalghe, utilizzando un’area di coltura pari a 53.000 km2. In altre parole, le microalghe potrebbero teoricamente convertire 513 tonnellate di CO2 in 280 tonnellate di biomassa secca per ettaro all’anno.
Tuttavia, nonostante il potenziale delle microalghe nel catturare il carbonio, la loro valorizzazione ai fini della produzione di derivati poco remunerativi, come ad esempio proteine per applicazioni alimentari e acidi grassi per nutraceutici, non è attualmente economicamente vantaggioso.
Recenti studi ed analisi tecnico-economiche del sistema produttivo a base di microalghe hanno infatti dimostrato che l’utilizzo della biomassa derivante da una bioraffineria integrata rappresenta, a oggi, l’unico modo per realizzare una potenziale produzione, soprattutto laddove si estraggono e si trasformano componenti di pregio. In quest’ambito, l’Istituto Spallanzani è particolarmente attivo all’interno del Polo delle Microalghe in diverse attività di ricerca e servizio utilizzando, oltre ai propri laboratori, il parco bioreattori grazie al quale può condurre le proprie sperimentazioni fino alla scala pilota.
Ad oggi sono disponibili solo pochi impianti dimostrativi esterni su larga scala. La maggior parte delle attività di ricerca e sviluppo sulla cattura del carbonio mediante microalghe sono alla scala di laboratorio/pilota in quanto, per rendere applicabile su scala reale tale tecnologia, risulta necessario mantenere stabili le colture attraverso il massimo controllo dei parametri su cui ricercatori e ingegneri di tutto il mondo stanno ancora lavorando.
