Gli Algemisti: un gruppo di ricerca utilizza le microalghe per depurare le acque reflue e ricavarne materie prime sostenibili
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Un’alga di dimensioni microscopiche che funga da impianto di depurazione, da serbatoio di CO₂ e, al contempo, da fonte di materie prime? Un gruppo di ricerca dell’Università di Scienze Applicate di Darmstadt (hda) intende trasformare questa idea in realtà. L’idea: in futuro le microalghe potrebbero depurare le acque reflue industriali, sequestrare l’anidride carbonica dannosa per il clima e, al contempo, fornire prezioso olio di alghe. A tal fine, i ricercatori stanno sviluppando un sistema biologico che riunisca in sé tutte queste funzioni.
Al centro dell’attenzione c’è l’alga unicellulare d’acqua dolce Tetradesmus lagerheimii. Nel centro tecnico del Dipartimento di Chimica e Biotecnologia dell’hda, viene coltivata in fotobioreattori che brillano di verde. Lì, il prof. dott. Rüdiger Graf, la dottoranda Samira Reuscher e il dott. Gerd Klock, ricercatore presso il dipartimento, insieme a partner dell’industria cartaria e del Politecnico di Darmstadt, stanno studiando come le microalghe possano essere impiegate in futuro negli impianti di depurazione o negli impianti industriali.
«Siamo un gradino sopra l’uovo-sorpresa», afferma il Prof. Dr. Rüdiger Graf, spiegando l’insolito paragone: «L’uovo-sorpresa ha tre punti di forza: suspense, giocattolo e cioccolato. Noi utilizziamo l’energia solare per produrre biomassa, sequestrando così la CO₂ e depurando le acque reflue. E poi c’è anche un quarto punto: produciamo preziosi oli di alghe».
Il progetto si concentra principalmente sulla depurazione delle acque reflue industriali. Sebbene queste rispettino tutti i requisiti di legge, possono comunque rimanere tracce di sostanze con effetto ormonale. Ed è qui che entrano in gioco le microalghe: sono in grado di assorbire queste sostanze, accumularle e, nel migliore dei casi, persino degradarle completamente. «I meccanismi molecolari esatti sono stati finora studiati solo in parte», spiega la dottoranda Samira Reuscher. «Sappiamo però che funziona: le microalghe filtrano le sostanze con effetto ormonale dalle acque reflue».
Tuttavia, ciò non avviene del tutto senza effetti collaterali. Attraverso il loro metabolismo, le alghe rilasciano sostanze organiche che compromettono la qualità dell’acqua. Per risolvere il problema, i ricercatori puntano su una naturale divisione dei compiti all’interno del reattore algale: ai colturi di alghe vengono aggiunti diversi ceppi batterici che degradano i prodotti metabolici indesiderati. «In natura, le alghe convivono anche con altri organismi», spiega il dott. Gerd Klock. «I diversi organismi devono adattarsi l’uno all’altro.»
Le microalghe utilizzano la luce solare e l’anidride carbonica per crescere, fissano la CO₂ e nel contempo si moltiplicano rapidamente, formando così biomassa. E questa non è solo la base per la depurazione delle acque reflue, ma anche per il secondo vantaggio del progetto di ricerca: la produzione di oli di alghe.
In condizioni ideali, le alghe investono la loro energia soprattutto nella crescita. Solo quando vengono sottoposte a condizioni di stress mirate – ad esempio a causa della carenza di nutrienti o di una minore esposizione alla luce – modificano il loro metabolismo e immagazzinano riserve energetiche sotto forma di lipidi. Questi ambiti oli di alghe possono essere utilizzati, tra l’altro, per la produzione di biocarburanti. A differenza del mais o della colza, le alghe, vere e proprie tuttofare, non richiedono terreni coltivabili. «Bisogna sottoporre l’alga a stress affinché capisca: ora devo produrre lipidi, invece di continuare a dividersi», così il Prof. Dr. Rüdiger Graf descrive l’approccio. L’obiettivo dei ricercatori è trovare il giusto equilibrio: produrre quanta più biomassa possibile, garantendo al contempo un’elevata produzione di olio.
Il processo non è ancora abbastanza redditizio per un impiego su larga scala. «Per questo stiamo lavorando intensamente, tra l’altro, per ridurre il fabbisogno energetico durante il processo di coltivazione», afferma Graf. Per il team di ricerca, tuttavia, il potenziale di questa tecnologia è fuori discussione: in futuro, gli impianti modulari a base di alghe potrebbero essere collegati direttamente alle aziende industriali o agli impianti di depurazione. Lì depurerebbero le acque reflue, riutilizzerebbero l’anidride carbonica e, al contempo, produrrebbero materie prime rinnovabili: un’innovazione con numerosi vantaggi per l’ambiente e l’industria. Il progetto di cooperazione è finanziato dal Ministero federale dell’Economia e dell’Energia.
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