La coltivazione di microalghe ha acquisito un crescente interesse negli ultimi decenni, grazie alle potenziali applicazioni ed impieghi di questi organismi, ma per molte specie la produzione a livelli industriali è frenata dagli elevati costi di allestimento, mantenimento e raccolta. Da diversi anni si cerca di sviluppare nuove strategie nel tentativo di ridurre questi costi e recentemente maggiore attenzione è stata data all’impiego di digestati liquidi come terreni di coltura, tuttavia prove concrete su larga scala sono ancora poche e sono necessari studi approfonditi sulla crescita e la composizione di questi organismi coltivati in reflui. La prima fase di questo lavoro ha permesso di valutare quale fosse la modalità migliore di somministrazione di CO2 per incrementare la crescita e la produttività di P. tricornutum in
colture batch allestite con una frazione di digestato liquido; da queste prove è emerso che l’insufflazione di CO2 pura, seppure per tempi brevi, non rappresenta una metodica ottimale
per la fisiologia dell’alga come testimoniato dalla riduzione dell’efficienza fotosintetica osservata, poiché il dispendio energetico necessario alla cellula per contrastare il brusco abbassamento del pH nel mezzo è maggiore rispetto al vantaggio ottenuto dall’aumento della concentrazione del carbonio. Da questi dati si può supporre che, al fine di aumentare la produttività dell’alga, sia più utile una somministrazione in continuo di una miscela di aria e CO2 regolata da un simultaneo controllo del pH delle colture; questo permetterebbe di
ridurre da un lato la quantità di CO2 dispersa e dall’altro di diminuire lo stress fisiologico
dovuto alle variazioni di pH, evitando inoltre che l’eccesso di gas venga disperso nell’atmosfera.
Gli aspetti relativi all’efficienza fotosintetica sono stati studiati in questo lavoro mediante l’analisi con fluorimetro PAM sia nelle colture batch che nei prototipi industriali (PBR e vasche) e i risultati ottenuti ci hanno permesso di ottenere una stima indiretta dello stress cellulare e in generale dello stato di salute delle alghe. Il monitoraggio tradizionale dei sistemi industriali di produzione algale richiede talvolta operazioni lunghe e costose per stabilire quale sia lo stato generale delle colture; in questo lavoro abbiamo potuto sottolineare come l’impiego del fluorimetro PAM potrebbe rappresentare una metodica innovativa in campo industriale poiché consente di stabilire in maniera rapida e non invasiva lo stato di salute delle cellule.
Il refluo utilizzato sia nelle nostre prove batch che nei sistemi su larga scala si è dimostrato un valido mezzo di coltura per la crescita di P. tricornutum che ha mostrato un’alta produttività paragonabile a quella ottenuta in altri sistemi e con altri terreni; in aggiunta,
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rispetto ad altri studi in cui venivano impiegati digestati liquidi come medium per la crescita delle microalghe, la frazione liquida di processo industriale in questo lavoro non ha richiesto alcuna diluizione che nel processo produttivo rappresenta sicuramente un vantaggio pratico, potendo essere utilizzato tal quale, ma anche economico poiché si riduce il consumo di acqua per la sua diluizione.
Nel PBR e nelle vasche, tuttavia la crescita dell’alga è stata fortemente influenzata dalle condizioni ambientali, osservando un progressivo declino delle colture con l’aumento dell’irradianza e della temperatura. Spesso in laboratorio si conducono prove in batch o in semi-continuo con condizioni controllate dei parametri ambientali e gli effetti di queste variabili sulle colture vengono generalmente valutati separatamente. I sistemi su larga scala sono necessariamente testati in posti all’aperto e quindi tendenzialmente soggetti a più variabili ambientali contemporaneamente senza un controllo diretto da parte dell’operatore; questa condizione rende più difficile effettuare delle specifiche correlazioni fra i parametri ambientali e gli effetti osservati sulla crescita e sulla composizione della biomassa. In aggiunta spesso non è possibile confrontare direttamente i dati ottenuti con quanto riportato in letteratura a causa dei diversi volumi coinvolti e della tipologia di reattore.
A causa delle fluttuazioni stagionali di luce e temperatura alle nostre latitudini, la coltivazione di P. tricornutum su larga scala con il refluo DEC nei periodi primaverili-estivi, in seguito all’aumento progressivo delle temperature, richiederebbe un controllo dei parametri ambientali, tuttavia tale approccio non è sostenibile in termini economici. Una strategia vincente potrebbe essere quella di avviare una coltivazione integrata di più specie, allestendo nei mesi autunnali-invernali colture di P. tricornutum e nei mesi primaverili-estivi coltura con un’altra specie più tollerante alle temperature elevate (e.g. A. platensis) garantendo in questo modo una produzione continua nell’arco dell’anno, più ampia e variegata.
Per quanto concerne la composizione cellulare, P. tricornutum nei sistemi con DEC ha dimostrato un’alta percentuale su peso secco di proteine la quale, unita agli elevati tassi di crescita osservati, rende quest’alga particolarmente adatta al settore della mangimistica. Inoltre, in entrambi i sistemi con DEC sono state osservate alte percentuali di EPA, un importante acido grasso che trova allocazione nel mercato nutraceutico ed alimentare ma anche di C16 insaturi, dei potenziali anti-batterici che nel complesso conferiscono a quest’alga un alto valore commerciale. Tuttavia la percentuale di questi acidi grassi varia in funzione della fase di crescita in cui viene prelevata la biomassa dell’alga, sottolineando
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come sia importante pianificare la raccolta della biomassa sulla base dei componenti che si vogliono estrarre.