Descrizione del modulo "Biologia e tecnologia dei microorganismi fotosintetici (TA.P04.034.001)"

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  • Descrizione del modulo "Biologia e tecnologia dei microorganismi fotosintetici (TA.P04.034.001)" (literal)
Tematiche di ricerca
  • Produzione di bioenergia e di prodotti ad elevato valore aggiunto. Nel campo delle bioenergie, in particolare la produzione d'idrogeno, il GdR ha acquisito negli anni recenti una notevole importanza grazie alla partecipazione ad un progetto FISR (Miur) ed al gruppo IEA-HIA (International, Energy, Association). L'attività di ricerca nel campo delle biotecnologie delle microalghe è rivolta inoltre alla produzione di biomasse per l'estrazione di prodotti biochimici e per l'utilizzo in acquacoltura. Biologia e fisiologia dei microrganismi d'interesse applicativo. La conoscenza dei fattori di stress che influenzano la crescita costituisce un punto fondamentale per la selezione di ceppi di microalghe in grado di competere con altri organismi concorrenti in colture all'aperto e di ottimizzarne la produttività. Trattamento, recupero di biomolecole e valorizzazione dei reflui agro-industriali. (literal)
Competenze
  • Un robusto know how è stato sviluppato per la fase di screening di ceppi di microalghe e di batteri fotosintetici per la produzione di idrogeno e di biodiesel. A tale scopo è stata costruita una attrezzatura che consente il monitoraggio automatico dei parametri colturali (pH, temperatura, potenziale redox, volume di ossigeno e idrogeno prodotti). Il monitoraggio e il controllo dei parametri è totalmente computerizzato ed effettuabile anche in modo remoto. La strumentazione è costituita da fotobioreattori di vario disegno per la coltura di alghe. E' stata completata la costruzione di un fotobioreattore per la produzione d'idrogeno dotato di particolari caratteristiche per la raccolta e distribuzione della luce solare alle colture. Infine, per la produzione massiva di alghe destinate alla estrazione di biodiesel sono stati realizzati fotobioreattori low-cost (a cascata e a parete). (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • La necessità di garantire uno sviluppo economico sostenibile e il progressivo esaurimento delle scorte di petrolio, insieme alle recenti direttive europee in materia di emissione di gas-serra hanno reso indispensabile per alcune industrie provvedere ad ridurre le emissioni di CO2. Sotto questo profilo le microalghe, in quanto microrganismi fotosintetici sono considerati da molti come una delle possibili vie per il riciclo della CO2. L'elevato tasso di crescita di tali organismi, e la possibilità di occupare aree non utilizzabili per l'agricoltura convenzionale rendono la loro coltivazione particolarmente attrattiva per la produzione di energia, idrogeno e particolarmente biodiesel. Infatti, in base ad alcuni esperimenti effettuati il tenore in trigliceridi nella biomassa di microalghe oscilla fra il 30% e il 60% del peso secco. (literal)
Obiettivi
  • L'obiettivo principale della ricerca è la valorizzazione della fotosintesi microbica (microalghe) per la produzione di energia pulita, utilizzando fonti di energia disponibili in grande quantità come l'acqua di mare e l'energia solare. In alcuni casi è previsto l'utilizzazione degli elementi nutritivi contenuti in acque di scarico e l'utilizzazione dei gas scarico di industrie, in particolare CO2. L'obiettivo è di produrre idrogeno e biodiesel mediante l'uso di ceppi selezionati di microalghe e batteri fotosintetici da sperimentare in fase successiva in fotobioreattori all'aperto. Un altro importante obiettivo è la costruzione di fotobioreattori a basso costo in modo da rendere il processo di produzione della biomassa e quindi idrogeno o biodiesel economicamente possibile. Valorizzazione dei reflui agro-industriali per una produzione sostenibile di biomolecole e/o energia verde. (literal)
Stato dell'arte
  • L'incremento del costo del petrolio da un lato e in particolare l'aumento delle emissioni di gas-serra nell'atmosfera dall'altro, spingono i governi di molti paesi ad affrontare il problema dell'approvvigionamento energetico facendo ricorso a fonti rinnovabili, non inquinanti, possibilmente con bilancio del carbonio, neutro. Sotto questo profilo le biomasse di microalghe rappresentano una opportunità in quanto capaci di produrre idrogeno o biodiesel utilizzando acqua ed energia solare, due fonti praticamente illimitate. Inoltre, per la crescita di biomasse di microalghe, cianobatteri e batteri fotosintetici possono essere utilizzati come fonte di carbonio e di nutrienti acque di scarico, e CO2 prodotti da digestori. L'ISE-FI, sta continuando le ricerche sulla produzione fotobiologica d'idrogeno utilizzando ceppi di Chlamydomonas, del cianobatterio Synechocystits e di batteri fotosintetici selezionati nel nostro laboratorio. Per la produzione di biodiesel è in corso una ampia attività di screening di ceppi di Nannochloropsis e Diatomee, due classi di organismi capaci di accumulare dal 30% al 60% di trigliceridi nella biomassa. (literal)
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