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Coltivazione sperimentale di Spirulina e altre microalghe in ambiente geotermico

Titolo: Coltivazione sperimentale di Spirulina e altre microalghe in ambiente geotermico
Descrizione Sintetica: Progetto pilota volto a valutare la fattibilità tecnica ed economica della coltivazione dei microorganismi fotosintetici Spirulina (Arthrospira platensis) e Clorella (Chlorella sp.), mediante l'utilizzo di alcuni sottoprodotti della generazione geotermoelettrica in impianti a ciclo aperto
Data Inizio: 01/06/2017
Stato Progetto: Terminato
Data Fine: 31/12/2019
Partner: Co.Svi.G. , ENEL GREEN POWER.
Area Geografica: Aree Geotermiche Toscane
Area Competenza: Ceglab

Descrizione

Il progetto, iniziato a giugno 2017 e terminato a fine 2019, è nato grazie ad un accordo tra CoSviG ed Enel Green Power. Si tratta del primo tentativo di coltivazione dei microorganismi fotosintetici Spirulina (Arthrospira platensis) e Clorella (Chlorella sp.), volto a valutare la fattibilità tecnica ed economica dell’utilizzo di alcuni sottoprodotti della generazione geotermoelettrica in impianti a ciclo aperto:

  • acqua geotermica dalle torri di raffreddamento della centrale, come vettore termico utile a mantenere condizioni di crescita (22-37°C);
  • CO2 contenuta in rapporto 80-90 % v:v nei gas in uscita dagli AMIS (Abbattitori di Mercurio ed Idrogeno Solforato), come fonte di carbonio per la produzione di biomassa e per mantenere un pH idoneo alla coltivazione.

I test sono stati condotti sotto la regia di Fotosintetica & Microbiologica S.r.l., spin off del Dipartimento di scienze produzioni agroalimentari e dell’ambiente dell’Università di Firenze, presso la centrale EGP “Chiusdino 1”, in una serra sperimentale di circa 125 m2 appositamente costruita e costituita da: 2 fotobioreattori GreenWall Panel (GWP), 2 vasche RaceWay Pond (RWP), sistema di stoccaggio ed un’area di servizio ausiliaria. La scelta di adottare 2 tipologie di coltivazione risiede nella necessità di confrontare tecnologie produttive differenti, nelle quali effettuare comparazioni con un controllo non riscaldato e che utilizza CO2 alimentare.

I risultati ottenuti dalla sperimentazione evidenziano che:

  • Il calore è elemento fondamentale della sostenibilità del processo produttivo.
  • La Spirulina può essere coltivata in parallelo e/o in alternativa con altri microorganismi fotosintetici aventi diverse condizioni di crescita.
  • I due reattori riscaldati mostrano una produttività in biomassa più alta (che per le vasche aperte arriva fino ad un 25% in più rispetto al corrispettivo non riscaldato): la differenza si accentua passando da un periodo più caldo ad uno più freddo.
  • Come atteso, i reattori GWP hanno mostrato una produttività più alta di circa il 30% rispetto alle vasche RWP.
  • Non c’è una differenza significativa (in termini di produttività o di qualità della biomassa) tra i reattori alimentati con CO2 “food grade” e quelli alimentati con CO2 geotermica (gas AMIS).
  • L’acqua geotermica di raffreddamento della centrale può essere usata come base per la preparazione del mezzo di coltura e per reintegrare l’evaporazione delle colture: questo può produrre un risparmio di acqua di rete, anche se la produttività delle colture viene leggermente ridotta. Dall’analisi dell’acqua geotermica è emerso un possibile accumulo di metalli pesanti oltre i limiti consentiti dalla normativa: quindi, nel caso dell’uso di acqua geotermica, è necessario predisporre un sistema per eliminare i metalli pesanti prima che l’acqua venga usata per il mezzo di coltura.
  • È stato verificato che la coltura gestita in semicontinuo (diluizione in media ogni 4 – 6 giorni) mantiene una produttività più alta rispetto alla coltura gestita in batch. Inoltre è stato osservato che una coltura che viene diluita ogni volta con mezzo di coltura fresco mostra una produttività più alta rispetto ad una che viene diluita ogni volta con mezzo ricircolato (recuperato dalla vagliatura della biomassa).
  • Monitorando il consumo di CO2/gas AMIS delle colture, è stato calcolato un tasso di fissazione di 4,5 – 5 grammi per grammo di biomassa secca prodotta per Spirulina, ed uno almeno doppio per Clorella.
  • Il costo di produzione della biomassa algale grezza con geotermia è inferiore di quasi il 40% rispetto alle colture tradizionali; il costo di produzione della biomassa trasformata in pillole (con la trasformazione considerata in conto terzi) risulta inferiore del 25% rispetto alla coltura tradizionale.

Sono inoltre in corso di svolgimento una serie di attività, volte ad attrarre investimenti per il sale-up della produzione e sviluppare una filiera locale per la produzione ed utilizzo di micro-alghe, in un’ottica di economia circolare.

Il progetto ha coinvolto due tecnici del CEGLab, formati da Fotosintetica & Microbiologica e che hanno seguito la conduzione dei test nella serra sperimentale.

 

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