Le microalghe biomasse di 3a generazione per la produzione di biodiesel e altri prodotti ad alto valore aggiunto

Le problematiche ambientali attuali come l’effetto serra e l’esaurimento delle risorse fossili hanno portato la comunità scientifica a studiare alternative sostenibili, incentivando la produzione di biocombustibili. In questo elaborato viene analizzata e descritta, in particolare, la produzione di biodiesel da oli di origine microalgale, con un’analisi approfondita sulle metodologie di coltura della biomassa, di estrazione dell’olio e la sua transesterificazione a biodiesel. Inoltre, vengono confrontate le emissioni in atmosfera del diesel petrolifero e di quello bioderivato, nonché i vantaggi ambientali, sociali ed economici dell’utilizzo di biomasse di terza generazione (alghe) rispetto a quelle di prima (colture dedicate) e seconda (biomasse lignocellulosiche). Le microalghe hanno tassi di crescita rapidi, che non richiedono l’aggiunta di pesticidi o erbicidi, possono essere coltivate in acqua di mare o reflui urbani e industriali, evitando lo sfruttamento di terreni agricoli e permettendo una coltura intensiva su larga scala. Il biodiesel prodotto ha caratteristiche chimico-fisiche simili a quelle del diesel di origine fossile, rispetto a quello ottenuto ad esempio da olio di palma, che ha scarse proprietà di scorrimento al freddo. Se le colture venissero estese in tutto il mondo e il biodiesel di origine algale fosse ampiamente sfruttato nel settore dei trasporti, l’effetto di mitigazione ambientale risulterebbe d’impatto sulla qualità dell’aria, riducendo i tassi di CO2 in atmosfera e diminuendo le emissioni di idrocarburi, gas solforati (SO2) e particolato tipiche del diesel tradizionale. Lo studio si sofferma dunque sulle nuove strategie da adottare per rendere il processo competitivo su scala industriale, analizzando le tecniche di coltura (luce solare, tipo di coltura indoor o outdoor, miscela microalgale migliore, temperatura) e la depurazione di acque reflue e di gas inquinanti di scarto delle industrie per apportare, rispettivamente, i nutrienti e la CO2 necessari alla coltura. L’analisi economica descritta mostra come il prezzo di questo biocombustibile non sia attualmente competitivo con quello petrolifero, soprattutto per i costi elevati dei processi di raccolta cellulare e estrazione dell’olio, ma è ragionevole ipotizzare che possa diventarlo, in seguito l’aumento del prezzo del petrolio. Inoltre, nuove soluzioni innovative adottabili possono contribuire a ridurre il prezzo del biodiesel: nella filiera, infatti, vengono estratti altri metaboliti che possono essere venduti come prodotti ad alto valore aggiunto. La bioraffineria potrebbe depurare in modo autonomo sia l’acqua reflua propria che quella delle città o industrie vicine, rimuovendo nitrati e fosfati; nuovi protocolli di estrazione sono stati testati per migliorare le rese lipidiche e ridurre i costi, attraverso pre-trattamenti che favoriscano la rottura della parete cellulare, come l’utilizzo combinato di microonde e solventi eutettici profondi. Infine, la resa in olio prodotto dalle microalghe può essere ulteriormente incrementata modificando le condizioni di coltura, ma anche applicando processi di ingegneria genetica direttamente sulla biomassa, modificando il suo metabolismo. In futuro, combinando tutte le strategie citate sarà possibile un abbassamento del prezzo del biodiesel da microalghe, rendendolo maggiormente competitivo con altri combustibili, permettendo una riduzione dell’inquinamento ambientale e della dipendenza dalle risorse non rinnovabili.