Miglioramento genetico di ceppi di microalghe per la produzione di biocarburanti e prodotti ad elevato valore aggiunto

Starting date
December 18, 2017
Duration (months)
48
Departments
Biotechnology
Managers or local contacts
Ballottari Matteo

L’energia solare è la fonte di energia rinnovabile più abbondante disponibile per il nostro pianeta. La conversione di energia
luminosa in energia chimica effettuata dagli organismi fotosintetici è il processo primario di utilizzo dell’energia solare,
processo che ha dato origine anche ai depositi fossili usati come fonti di energia, ormai in via di esaurimento. Le biomasse
vegetali derivante da piante o alghe tuttavia possono essere ancora utilizzate per la produzione di biocarburanti, come
bioetanolo, biodiesel e bio-idrogeno. Lo sfruttamento delle microalghe per la produzione di biocarburanti presenta i notevoli
vantaggi di essere sostenibile e non in concorrenza con la produzione di derrate alimentari, dal momento che le coltivazioni di microalghe richiedono terreni anche non-coltivabili, e nutrienti presenti in prodotti di scarto come gas industriali e derivati
dalla depurazione delle acque reflue. Considerando che solo il 45% della luce solare copre la gamma di lunghezze d'onda che
possono essere assorbite e utilizzate per la fotosintesi, la massima efficienza fotosintetica realizzabile in microalghe è del
10% circa. Su queste basi, un impianto con fotobioreattori da 600 l/m-2 produrrebbe 294 tonnellate/ha per anno di
biomassa costituita dal 30% al 80% di olio, a seconda delle condizioni di crescita. Questo potenziale tuttavia non è stato
ancora sfruttato, visto che la produzione di biomassa e di biocarburanti su scala industriale ha portato fino ad ora a risultati
limitati con alti costi di produzione. La principale limitazione riscontrata per una produzione accettabile di biomassa da
microalghe consiste nella riduzione dell’efficienza fotosintetica dal valore teorico del 10% ad un valore riscontrato nelle
diverse condizioni di coltivazione pari al 1-3%. Questa bassa efficienza di utilizzo dell’energia luminosa è dovuta
principalmente all’effetto combinato della ridotta penetrazione della luce verso gli strati più interni in culture algali altamente
pigmentate, dove la luce disponibile è quasi completamente assorbita dagli strati esterni inducendo l’attivazione di
meccanismi fotoprotettivi che vanno a dissipare fino all’80% dell’energia assorbita. Questo progetto si propone di indagare le
basi molecolari per l’efficienza di conversione dell'energia luminosa in energia chimica, al fine di aumentare
significativamente la produzione di biomassa in microalghe combinando lo studio dei principi di conversione di energia
luminosa con l’ingegneria biotecnologica dei ceppi algali.

Sponsors:

MIUR
Funds: assigned and managed by the department
Syllabus: FINANZMIUR - Finanziamento MIUR per la ricerca

Project participants

Matteo Ballottari
Associate Professor

Activities

Research facilities