Coltivazione di Spirulina in Sistemi Open Pond con l'utilizzo di Solfato Ammonico come Fonte di Azoto Alternativa

Experimental evidence suggests that the relative criticality of ammonia solution stripping at very low pH, following its introduction into a culture with alkaline pH, can be partially reduced through a continuous administration method. Furthermore, data from the same experimentation also suggest a better capacity for production and accumulation of phycocyanin under nitrogen-limiting conditions. The latest two experiments, moreover, further confirm the efficiency of ammonium sulfate, which is comparable to, and sometimes superior to, potassium nitrate. Additionally, they suggest that the optimization of phycocyanin production cannot be coupled with the optimization of production in quantitative terms. Statistical tests allowed working with significant data. Analysis of variance enabled the exclusion of any relationship between PAR/Culture Concentration and phycocyanin production, which appears to depend solely on the nitrogen source and its concentration. The semi-industrial scale setup has thus yielded important results regarding the use of ammonium sulfate as a nitrogen source for the cultivation of Arthrospira sp. in open ponds. Subsequent scaling-up processes will be conducted to evaluate the effectiveness of this nitrogenous solution recovered from the digestate on an industrial scale.

L’utilizzo di fonti di azoto rinnovabili per la coltivazione di microalghe rappresenta un’opportunità per ridurre notevolmente i costi di produzione e per aumentare la sostenibilità dell’intero processo produttivo. Precedenti prove di laboratorio eseguite da Livegreen hanno dimostrato come fosse possibile utilizzare solfato ammonico derivante da processi di strippaggio dell’ammoniaca da digestato come fonte di azoto per la coltivazione di Spirulina. A seguito di queste prove è stata eseguita una prova preliminare su scala pilota in due raceway per la coltivazione di Spirulina. Lo scopo della sperimentazione è quello di valutare la crescita della Spirulina con solfato di ammonio in un ambiente che simula le condizioni ambientali di crescita, in modo da poter ipotizzare un processo scale-up per l'alimentazione dell'intero impianto produttivo di Livegreen (Progetto SpiralG). Le varie sperimentazioni sono state eseguite in un periodo che va da Aprile a Settembre 2022 utilizzando due vasche lunghe 10 m e larghe 2 m per una superficie di attività fotosintetica totale di 18,5 m2. Le sperimentazioni messe in atto sono state 4. Il primo trial sperimentale ha permesso di confrontare il comportamento di una coltura batch alimentata con solfato di ammonio con una coltura alimentata dal classico mezzo Zarrouk. Il secondo trial sperimentale aveva come obbiettivo quello di individuare un metodo di somministrazione efficiente, e si è confrontata la crescita delle due vasche: somministrazione continua vs somministrazione discontinua. Il terzo trial aveva lo scopo di confermare i dati del primo trial aggiungendo un’analisi della produzione di ficocianina. Infine, il quarto trial sperimentale confrontava due colture semi-continue, sempre in termini di crescita e produzione di ficocianina, simulando condizioni reali di produzione in impianto. Dai risultati di queste sperimentazioni possiamo quindi affermare con certezza che il solfato di ammonio è un nutriente alternativo valido per la coltivazione di Athrospira sp. e che in determinate condizioni sembra essere più efficiente della fonte di azoto comune, il Nitrato di Potassio (KNO3). Altre evidenze sperimentali suggeriscono che la criticità relativa allo stripping della soluzione ammoniacale a pH molto bassi, in seguito all’immissione nella coltura che presenta pH alcalini, può essere in parte ridotto attraverso un metodo di somministrazione in continuo. Le ultime due sperimentazioni, infine, confermano ancora l’efficienza del solfato di ammonio paragonabile e talvolta superiore al Nitrato di Potassio, ed inoltre suggeriscono che l’ottimizzazione della produzione di ficocianina non può essere accoppiata all’ottimizzazione della produzione in termini quantitativi. Il set-up su scala semi-industriale ha quindi dato risultati importanti per quanto riguarda l’utilizzo del solfato di ammonio come fonte di azoto per la coltivazione in open pond di Arthrospira sp., seguiranno processi di scaling-up per valutare l’efficacia di questa soluzione azotata recuperata dal digestato, su scala industriale.