Nella coltivazione delle microalghe, l’arricchimento delle acque di coltura con CO2 facilita la crescita e la produttività. Le esigenze dei coltivatori, grazie a SIAD, incontrano la necessità di ridurre le emissioni di gas climalteranti nell’ambiente con il riutilizzo di scarti di altre produzioni industriali, abbracciando un ciclo virtuoso di produzione e utilizzo della CO2.
Vediamo, quindi, cosa sono le microalghe, quali sono i principali sistemi di coltivazione e come SIAD contribuisce allo sviluppo di questo settore grazie a sistemi di somministrazione CO2.
Cosa sono le microalghe
Le microalghe sono microrganismi fotosintetici presenti nei sistemi di acqua dolce e marina. Possono essere unicellulari o pluricellulari. Per crescere, necessitano di luce, nutrienti e una componente organica (fonte di carbonio) che, nella maggior parte dei casi, è la CO2, elemento fondamentale per dar vita alla fotosintesi clorofilliana, il processo necessario al nutrimento dei vegetali.
Oltre all’ossigeno, l’output del processo di fotosintesi delle microalghe è composto da sostanze dall’alto valore aggiunto come:
- Lipidi
- Proteine
- Zuccheri
I settori di impiego delle microalghe
L’interesse per la coltivazione delle microalghe è sempre più diffuso e crescente perché le sostanze che abbiamo elencato, prodotte nel processo di crescita di questi microrganismi, aprono a grandi opportunità di impiego ed efficientamento nella produzione di composti di estremo valore e molto ricercati sul mercato.
Infatti, lipidi, proteine e zuccheri prodotti, grazie alla lavorazione delle microalghe, sono utilizzabili in una varietà importante di settori:
- Alimentare e nutraceutica, per produrre integratori proteici, antiossidanti, additivi alimentari, ecc…
- Acquacoltura: per il nutrimento dei pesci con mangimi ad alto contenuto proteico e di omega 3
- Farmaceutica
- Cosmetica, sfruttando gli agenti antiossidanti e idratanti per creare, ad esempio, nuove tipologie di creme solari
- Agricoltura, per la produzione di biostimolanti
- Bioenergia, per la sintesi di bio-combustibili
Nonostante questa varietà di utilizzi, la produzione di microalghe ha ancora enormi margini di crescita (soprattutto in Italia), ed è considerata, tutt’oggi, una coltivazione relativamente “giovane” rispetto alle colture più tradizionali, lasciando grande spazio di movimento a chi ha la possibilità di intraprendere questo percorso, strutturandosi in maniera adeguata.
Come avviene la coltivazione delle microalghe: vasche o fotobioreattori
I fattori principali che influenzano il processo di fotosintesi clorofilliana permettendo la crescita delle microalghe sono:
- Intensità luminosa
- Livelli di pH
- Concentrazione di CO
- Temperatura
- Salinità dell’acqua
Le tecniche di coltivazione delle microalghe si basano principalmente su due diversi sistemi:
- Sistemi aperti (vasche)
- Sistemi chiusi (fotobioreattori).
I sistemi aperti consistono nell’utilizzo, come ambiente di coltivazione, di grandi vasche, canali, stagni, unità a circolazione di acqua bassa (anche 20-30 cm). La coltura viene agitata a mezzo di pale montate su motori radiali che evitano la sedimentazione della biomassa e favoriscono lo scambio con l’ambiente esterno. Sono maggiormente indicati per le specie di microalghe a rapida crescita e che si sviluppano bene anche a condizioni ambientali più estreme (es. spirulina).
I vantaggi garantiti dai sistemi aperti sono sicuramente i costi di gestione e di investimento iniziale più bassi e una maggiore possibilità di scale-up. Ma, allo stesso tempo, permettono una produttività più limitata, con un elevato impiego di acque dolci e CO2.
I sistemi chiusi rappresentano una soluzione produttiva più efficiente, fondata su fotobioreattori in vetro a plastica trasparente di varie forme, tra cui i più conosciuti sono quelli tubolari e flat-plate.
Poiché questa configurazione non presenta scambi di materia con l’ambiente esterno, è necessario fornire CO2 attraverso opportuni diffusori o con un sistema pump-injection a seconda della tipologia di reattore chiuso impiegata.
I vantaggi dell’utilizzo di un parco fotobioreattori per microalghe sono, quindi:
- un miglior controllo delle variabili di processo quali pH e temperatura e di conseguenza una maggiore ottimizzazione del processo
- La ridotta contaminazione con l’ambiente esterno che rende questa configurazione la scelta ideale per il settore alimentare
I principali svantaggi sono rappresentati da costi di progettazione, mantenimento e manutenzione del sistema più elevati rispetto ai sistemi aperti.
SIAD e la fornitura di CO2 per la crescita delle microalghe
L’arricchimento delle acque di coltura delle microalghe con CO2 genera:
- +20% di produttività stimata
- Mantenimento del livello di pH ottimale tra 7 e 9
- Evita i deficit di CO2 nell’ambiente che possono portare al danneggiamento della coltura.
Grazie alla lunga esperienza maturata nell’uso di gas tecnici nel trattamento acque, il gruppo SIAD può fornire sistemi di dissoluzione CO2 ad alta efficienza che possono essere adattati a qualsiasi fotobioreattore. L’erogazione del gas può essere regolata da un opportuno sistema di controllo, in funzione del monitoraggio continuo dei parametri più utili alla crescita della biomassa algale.
L’impianto di fornitura gas è quindi costituito da:
- Serbatoio di CO2 + evaporatore (in caso di consumo elevato di anidride carbonica) oppure pacco bombole (per un consumo più contenuto)
- Sistema di erogazione gas in sicurezza (Valvole di sicurezza e regolazione, indicatori di pressione, etc…)
- Pannello di controllo e opportune sonde di analisi e monitoraggio
Possiamo effettuare preventivamente dei test a scala pilota per valutarne l’impatto concreto sulla coltura per poi procedere alla realizzazione dell’impianto finale, supportando il cliente nelle varie fasi di progettazione.
