Valutazione delle cinetiche di crescita di Chlorella vulgaris su impianto pilota a luce pulsata

Abstract

Le microalghe sono microorganismi unicellulari fotosintetici, in grado di utilizzare l’energia luminosa per fissare l’anidride carbonica sotto forma di sostanza organica. Negli ultimi anni il numero di lavori riguardanti il loro utilizzo in ambito biotecnologico è cresciuto notevolmente, specialmente grazie alla varietà di prodotti che ne possono essere ricavati: la biomassa - ricca in azoto e fosforo - può essere utilizzata per produrre biofertilizzanti; i lipidi estratti possono essere utilizzati per la produzione di biocarburanti di terza generazione; le proteine e i pigmenti possono essere utilizzati come additivi alimentari per l’acquacoltura e per l’allevamento; possono essere ricavati prodotti secondari ad alto valore aggiunto come carboidrati, antiossidanti, omega-3 etc.; inoltre vi sono promettenti applicazioni nell’ambito del trattamento di reflui e della bio-fissazione della CO2. Le applicazioni a piena scala della tecnologia sono ad oggi limitate alla produzione di additivi alimentari e prodotti nutraceutici ad alto valore aggiunto, mentre non vi è ancora un know-how sufficiente ad applicare il processo su scala industriale per la produzione di biofuels, per il trattamento dei reflui o per la fissazione della CO2. Affinché il processo diventi applicabile anche per queste branche economicamente meno attraenti è necessario ottimizzare le condizioni operative e i parametri di processo, in maniera tale da massimizzare la crescita microalgale e l’accumulo dei prodotti di interesse, minimizzando i costi di produzione. Questo lavoro ha investigato le potenzialità di Chlorella vulgaris su un fotobioreattore pilota da 200L illuminato internamente da 5 colonne a LED. Sono state svolte due RUN, una con fotoperiodo 12:12 e una a illuminazione pulsata, impostate in maniera tale che nell’arco della giornata la coltura fosse sottoposta alla stessa quantità di radiazione luminosa. L’utilizzo di luce LED pulsata ha permesso di ottenere cinetiche di crescita superiori, evidenziando come questa strategia di illuminazione possa essere un tassello importante nell’abbattimento dei costi di produzione e nell’avvicinare l’uso delle microalghe a settori finora non adeguatamente soddisfatti. Nelle condizioni di luce pulsata la concentrazione di biomassa maggiore è risultata 0,765 g/L, nelle condizioni di luce fissa 0,4625 g/L.