Energia dalle microalghe

Nello scenario mondiale delle innovazioni maggiormente promettenti per il settore delle fonti rinnovabili di energia, un ruolo potenzialmente di primo piano è quello che prevede l’utilizzo a fini energetici delle microalghe. Sono numerosi i gruppi di ricerca pubblici e privati impegnati a migliorare le tecniche di allevamento intensivo di questi microrganismi acquatici per la produzione di energia e/o biocombustibili. Le microlaghe, anche note come fitoplancton, sono organismi microscopici unicellulari che vivono singolarmente o in colonie (catene e/o aggregati), in acque dolci e salate.

Immagine al microscopio ottico di una coltura di laboratorio della microalga marina Tetraselmis suecica (Fonte ISMAR-CNR)

Le loro dimensioni generalmente sono nell’ordine del micrometro, da pochi micron (1 micron = 1 millesimo di mm) a qualche centinaio,  e la loro biodiversità è ancora assolutamente una risorsa poco studiata e sfruttata: solo 35.000 specie sono state fino ad ora descritte rispetto a quelle potenzialmente stimate che potrebbero essere tra le 200.000 e 800.000.

Le microalghe nel loro complesso, sono responsabili di circa il 30-50% della fotosintesi del nostro pianeta e della conseguente produzione di ossigeno ed assorbimento della anidride carbonica necessaria per poter crescere e sintetizzare nuova sostanza organica (biomassa).

Le microalghe costituiscono a tutti gli effetti quella frazione di microscopici organismi che contribuiscono, con il loro silenzioso e invisibile lavoro biochimico giornaliero, al funzionamento del poderoso meccanismo che, controbilanciando l’immissione di diossido di carbonio di origine antropica, mantiene il clima della Terra a livelli ancora accettabili.

Queste “minuscole piante vaganti” del pianeta acqua possono essere utilizzate anche per produrre energia rinnovabile. Le microalghe rappresentano il cuore del processo naturale di conversione della CO2 in energia.

Possiedono infatti alcune caratteristiche peculiari che contribuiscono a renderle particolarmente interessanti come la possibilità di essere coltivate in qualsiasi contesto (acque dolci, acque salate e acque ad elevato contenuto organico) ed una ottima efficienza di conversione dell’energia solare in biomassa (algale) che rende la loro produttività potenziale di gran lunga maggiore di quella ottenibile con le colture agricole tradizionali. Si stima che la loro produttività a parità di superficie utilizzata potrebbe essere 30 volte superiore a quella delle specie terrestri convenzionali.

Sfruttando la naturale capacità riproduttiva di questi micro-organismi e le innovative tecnologie non inquinanti, le alghe vengono trasformate in biomassa dalle proprietà altamente energetiche.

La biomassa può essere utilizzata per differenti applicazioni: produrre biocarburante, generare energia elettrica e produrre sostanze (bioprodotti) di grande interesse in diversi settori industriali quali la produzione di integratori alimentari, farmaci, cosmetici e mangimi.

La produzione di biodiesel tramite le alghe sta riscontrando un notevole interesse. Exxon Mobil e la Synthetic Genomics di Craig Venter hanno investito insieme 600 milioni di dollari (460 milioni di euro) in ricerche sul tema. Anche la Nasa sta compiendo ricerche nelle alghe per produrre biocarburanti per l’aviazione, e Bill Gates ha finanziato con 100 milioni di dollari la Sapphire Energy per un impianto pilota nel deserto del New Mexico.

In Italia l’Istituto di chimica biomolecolare del Cnr, insieme alla Ferrero (interessata alle applicazioni di tipo alimentare) e all’azienda napoletana Sepe hanno dato vita al progetto SIBAFEQ con un investimento da 8 milioni di euro. Un impianto di produzione di biofuel dalle alghe sta sorgendo anche a Pellestrina, isola vicino Venezia.

Tuttavia, nonostante la ricerca sulle microalghe sia in una fase avanzata, l’energia ricavabile da questi microorganismi è ancora venti volte più cara del petrolio. Come ottenere energia è ormai chiaro, il problema ancora irrisolto è come rendere il processo più economico e quindi competitivo.

Le alghe vengono fatte crescere in grandi vasche esposte alla luce, o in tubi trasparenti affiancati l’uno all’altro come fossero pannelli solari viventi. Il metabolismo di questi minuscoli organismi unicellulari parte da anidride carbonica, energia del sole e un mix di fertilizzanti per arrivare alla produzione di olii del tutto comparabili al petrolio.

Attualmente la resa è di 15-20 tonnellate di olio per ettaro, mentre il biofuel estratto dalle palme si aggira attorno alle 5-6 tonnellate e la colza – coltura adatta alle nostre latitudini – arriva solo alle 2,5. La sfida per il futuro sarà quella di arrivare a produrre con le alghe 100 tonnellate di olio per ettaro.

Le microalghe sembrano una soluzione potenzialmente perfetta per la produzione di energia alternativa rinnovabile anche se, come spesso accade, esiste chi evidenzia una realtà diversa: il biodiesel ricavato dalle alghe non è poi così “verde” come si pensava.

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Cambridge, utilizzando un modello al computer per calcolare la quantità di anidride carbonica che si rilascia nell’atmosfera (impronta carbonica) durante le fasi di produzione, raffinazione e consumo di biodiesel prodotto da bioreattori ad alghe, ha evidenziato un’emissione di CO2 decisamente maggiore di quella generata dall’estrazione, raffinazione e combustione del diesel ricavato da combustibili fossili.

Nonostante il livello di conoscenza scientifica raggiunto e i potenziali vantaggi, l’idea di utilizzare la fotosintesi delle microalghe come soluzione energetica è quanto mai controversa e il dibattito sulla reale possibilità di sfruttare questa risorsa come alternativa ai combustibili fossili o ai bio-combustibili da piante terrestri resta più che mai aperto anche se novità applicative interessanti ne risvegliano di tanto in tanto un rinnovato interesse.

Una rappresentazione virtuale della casa a microalghe (http://www.biq-wilhelmsburg.de/)

Una notizia di questi giorni, infatti, prevede l’arrivo del primo edificio alimentato totalmente da un bioreattore a microalghe presente sulla facciata. La casa ad alghe (Biq-House), che dovrebbe essere completata il prossimo 31 marzo, è una palazzina di cinque piani: all’interno dei pannelli di vetro, che rivestono le pareti esterne, sono coltivate microalghe che, grazie al processo di fotosintesi, assorbono i raggi solari e l’anidride carbonica creando un sistema di ombreggiamento e che riesce a mantenere, in modo “naturale”, una temperatura più bassa in estate mentre il calore, prodotto dalla biomassa delle alghe, viene utilizzato per riscaldare l’edificio nel periodo invernale e come fonte di energia elettrica. Dalla biomassa algale prodotta viene infatti estratto il metano in un vicino impianto di biogas; contemporaneamente viene prodotto calore che viene immesso nuovamente nell’edificio. L’idea ed il progetto sembrano interessanti ed attendiamo notizie per capire se la realizzazione sarà realmente sostenibile nel lungo periodo dal punto di vista economico ed ecologico.

Rimane comunque il fatto che l’ipotesi “microalgale” come soluzione energetica è ancora viva e continua a sorprenderci.

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