Catturare la CO2 e produrre biodiesel con le alghe


    Recentemente un importante gruppo petrolifero americano ha deciso di investire in una miriade di tecnologie rivoluzionarie pulite che potrebbero sostituire il petrolio. Alcune tecnologie, che ci crediate o no, prevedono l’utilizzo delle alghe.

    Microalghe viste al microscopio. Credits: CSIRO CC BY 3.0, via Wikimedia CommonsImmagine 1 - Microalghe viste al microscopio. Credits: CSIRO CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

    Nonostante i combustibili fossili siano la principale fonte di ricavi per tale multinazionale americana del petrolio (e forse non è l'unica) sembrerebbe che ci sia stata un’apertura, da parte degli azionisti, verso investimenti in una miriade di tecnologie pulite potenzialmente rivoluzionarie. Alla base di tali tecnologie invece del petrolio potrebbero esserci proprio le alghe.

    Le alghe sono un gruppo eterogeneo di organismi acquatici che in genere (fatte salve alcune eccezioni) sono in grado di svolgere la fotosintesi clorofilliana. Alcune alghe sono familiari alla maggior parte delle persone; ad esempio le alghe commestibili (kelp o nori), le alghe presenti negli stagni o le fioriture algali nei laghi. Tuttavia, esiste un vasto e variegato mondo di alghe che non sono solo utili a noi, ma sono fondamentali per la nostra esistenza.

    Le alghe assorbono l’anidride carbonica atmosferica, come le piante. Possono sopravvivere nell’acqua salata e nelle acque reflue e rappresentano una importante fonte di biomassa per le esigenze degli esseri umani. Può essere coltivata in vasche poco profonde, cresce rapidamente, non richiede pesticidi e ha bisogno di poco fertilizzante.

    Le alghe possono rappresentare un alternativa ecocompatibile ad altre fonti di energia, possono alimentare gli aeroplani o nutrire il bestiame.

     

    Foto ingrandita di una microalga. Autore: NEON ja, colorazione effettuata da Richard Bartz CC BY-SA 2.5, via Wikimedia CommonsImmagine 2 - Foto ingrandita di una microalga. Autore: NEON ja, colorazione effettuata da Richard Bartz CC BY-SA 2.5, via Wikimedia Commons

    Le alghe possono alimentare automobili, navi e aeroplani

    Le microalga è una microscopica forma di alga che può essere trasformata in biocarburante, proprio come il mais, la canna da zucchero e il sorgo. È quasi neutrale dal punto di vista dell’anidride carbonica, in altre parole aggiunge solo una piccola quantità di carbonio nell'atmosfera. Durante la fotosintesi, le alghe fissano l’anidride carbonica atmosferica in molecole organiche.

    Dalla successiva trasformazione di queste molecole è possibile ottenere una serie di prodotti utilizzabili in diversi settori (biocarburanti, farmaci,prodotti alimentari e mangimi per animali). La trasformazione delle molecole organiche delle alghe per produrre tali prodotti comporta la reintroduzione in atmosfera della CO2.

     

    Un’azienda americana di San Francisco produce biodiesel a base di alghe che possono essere utilizzati come combustibili per automobili, camion e navi. Inoltre, la società produce anche un propellente a base di alghe per gli aeroplani che dovrebbe garantire emissioni ridotte e minori costi di manutenzione rispetto ai combustibili convenzionali.

    Una coltivazione di microalghe. I canali di forma ovale vengono chiamati circuiti. Credits:  CyanotechImage 3 - Una coltivazione di microalghe. I canali di forma ovale vengono chiamati circuiti. Credits:  Cyanotech

    Questo aspetto è molto importante perché i combustibili utilizzati dalle compagnie aeree restano una fonte enorme di inquinamento da anidride carbonica. In futuro i combustibili prodotti dalle alghe potrebbero essere abbastanza a buon mercato da competere con i combustibili fossili. Ad esempio, il costruttore aeronautico Boeing sta lavorando insieme alla compagnia aerea giapponese ed il governo giapponese per sviluppare aeroplani alimentati a biodiesel (prodotti dalle alghe) in occasione dei prossimi giochi olimpici di Tokyo del 2020.

    Le alghe possono nutrire gli animali (e le persone)

    Una volta che gli oli necessari per produrre i biocarburanti sono stati estratti dalle microalghe, i sottoprodotti sono ricchi di proteine e carboidrati. Tali sostanze possono essere essiccate e trasformate in mangime per gli animali come polli, mucche e maiali in sostituzione della soia come fonte di proteine. Ciò accrescerà la domanda di terreno coltivabile.

    Nei prossimi decenni la popolazione globale arriverà a toccare i 9 miliardi di individui e il cambiamento climatico tenderà ad aumentare la desertificazione delle terre fertili.

    Uno studio del 2015 effettuato sui bovini ha mostrato che il bestiame potrebbe vivere con una dieta composta dal 45% di alghe. Le mucche sembrerebbero non fare caso al gusto e le alghe non sono nocive per la salute degli animali.

    Le microalghe possono essere coltivate all’interno di bioreattori tubolari, tubi trasparenti che permettono di alghe di raccogliere la luce solare necessaria per effettuare la fotosintesi. da IGV Biotech [CC-BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons.Immagine 4 - Le microalghe possono essere coltivate all’interno di bioreattori tubolari, tubi trasparenti che permettono di alghe di raccogliere la luce solare necessaria per effettuare la fotosintesi. da IGV Biotech [CC-BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons.

    Il dott. Brian Walsh, ricercatore presso Istituto Internazionale per l'Analisi dei Sistemi Applicati, Austria insieme ai suoi colleghi ha realizzato un modello per simulare la sostituzione del 35 per cento dei mangimi negli Stati Uniti con le alghe. Tale modello sembrerebbe indicare la possibilità di poter riconvertire milioni di ettari di terreni agricoli in foreste oppure in superfici adatte alla produzione di biocarburanti. Secondo i ricercatori entrambe le soluzioni potrebbero servire nella lotta al cambiamento climatico. 

    Le alghe, organismi altamente flessibili

    Dal punto di vista alimentare le alghe possono essere trasformate in un integratore di proteine. La componente oleosa delle alghe, utilizzata per produrre biocarburanti, può essere trasformata nei sostituti del burro, dell’olio e dei tuorli d'uova. Una società USA produce un sostituto del burro che contiene meno grassi saturi del burro. L’alga ridotta in polvere è ricca di lipidi ed è utilizzabile come sostituto del burro per produrre pane, sughi per la pasta e tutti i tipi di dolci da forno.

    In poco tempo, i prodotti alimentari a base di alghe potrebbero essere abbastanza a buon mercato da competere con uova, latte e oli vegetali. Probabilmente potremmo riuscire ad ottenere un’azione efficace di contrasto al cambiamento climatico attraverso la sostituzione dei prodotti alimentari di origine animale e vegetale con i prodotti alimentari a base di alghe. L’agricoltura animale è probabilmente una delle fonti più grandi di inquinamento da anidride carbonica, gran parte di essa proviene dagli allevamenti di bovini e di altri grandi mammiferi.

    Immagine 5 - Un ricercatore osserva una coltura di microalghe - CSIRO [CC BY 3.0] via Wikimedia Commons

     

    Il percorso per arrivare all’utilizzo su larga scala delle alghe è ancora pieno di ostacoli

    L’uso massiccio delle alghe comporta ancora costi elevati per diverse ragioni.


    Le alghe hanno bisogno di un quantità enorme di CO2. Le alghe non possono “catturare” l’anidride carbonica abbastanza rapidamente in modo da rendere sostenibile un'operazione commerciale di grandi dimensioni. Una soluzione potrebbe essere rappresentata dalla realizzazione di coltivazioni di alghe vicino a fonti abbondanti di anidride carbonica, come ad esempio le centrali elettriche a carbone.

    Ma, dal momento che tale tipo di centrali in futuro verrà dismesso, i produttori potrebbero concentrarsi su ceppi di alghe geneticamente modificate in grado di assorbire più efficacemente la CO2.

     

    Attraverso la fotosintesi, le alghe non sono in grado di produrre le grandi quantità di lipidi che necessari per produrre i biocarburanti o il sostituto del burro. Alcuni produttori hanno eliminato il processo della fotosintesi coltivando le alghe al buio. I coltivatori invece di fornire l’energia solare e l’anidride carbonica stanno alimentando le alghe con gli zuccheri che vengono trasformati in olio.

     

    Questo purtroppo limita molto i benefici ambientali delle alghe poiché la canna da zucchero, il mais o le barbabietole da zucchero (necessarie per alimentare le alghe) a loro volta richiedono terreno, acqua ed energia per crescere. Il dott. James Liao, ingegnere biomolecolare presso l’Università della California Los Angeles, UCLA sostiene che  i produttori anziché coltivare alghe ricche di lipidi nelle vasche di fermentazione (al buio) dovrebbero coltivare alghe fotosintetiche ricche di proteine, tali alghe infatti possono infatti alimentare microrganismi in grado di produrre etanolo.

    Scenari

    Gli esseri umani raccolgono piante fin dagli albori della civiltà. Le alghe rappresentano una nuova frontiera e gli scienziati ed i produttori stanno ancora sperimentando il modo migliore per farle crescere, raccoglierle ed elaborare dei processi efficaci che funzionino bene su larga scala.

    Nel momento in cui i coltivatori saranno in grado di superare le sfide tecnologiche per la coltivazione delle alghe si potrà forse giungere ad un punto di svolta, ottenere cioè cibo e biocarburanti senza sacrificare l’ambiente, anzi rispettandolo fino in fondo.



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