Da qualche anno si fanno ricerche e sperimentazioni microalghe da utilizzare nella fabbricazione di biocarburanti. Queste ricerche si basano sul fatto che le microalghe presentano numerosi vantaggi rispetto ad altre materie prime tradizionali, come le colture orticole o gli scarti agricoli. Attualmente queste microalghe vengono utilizzate per vari scopi, ad esempio nell’industria farmaceutica o alimentare, ma il loro potenziale come fonte di energia sembra essere molto promettente.
Le microalghe sono microrganismi unicellulari fotoautotrofi che hanno la capacità di generare energia fotosintesi e sintetizzare le loro biomolecole da composti semplici come acqua y anidride carbonica (CO2). Ciò rende le microalghe uno strumento fondamentale non solo per la produzione di biocarburanti, ma anche per la riduzione dei gas serra, poiché assorbono CO2 durante la loro crescita.
Cosa sono le microalghe e come funzionano?
Le microalghe sono organismi fotosintetici unicellulari presenti in un'ampia varietà di ambienti acquatici. Si conoscono circa 30.000 specie, anche se solo 50 sono state studiate in modo approfondito e meno del 10% viene utilizzato a scopo commerciale. Ciò lascia un enorme margine alla ricerca per trovare specie con caratteristiche efficienti per la produzione di biocarburanti.
Inoltre le microalghe hanno un ciclo di crescita estremamente rapido. Mentre le piante terrestri possono impiegare mesi per svilupparsi, alcune specie di microalghe possono raddoppiare la loro massa nel giro di poche ore. Ciò fornisce un vantaggio competitivo quando si tratta di produrre grandi quantità di biomassa in piccoli spazi e in un tempo più breve, il che a sua volta aumenta la redditività del suo utilizzo.
Vantaggi delle microalghe nella produzione di biocarburanti
- Abbondanza e diversità sul pianeta: Le microalghe sono molto abbondanti e diversificate. La loro capacità di adattarsi a diversi tipi di ambienti, sia acquatici che terrestri, conferisce loro una grande flessibilità per la coltivazione in varie condizioni. Inoltre, la sua vasta gamma di specie consente la selezione di quelle più adatte per ciascun tipo di biocarburante.
- Massime prestazioni: Le microalghe sono molto più produttive in termini di biomassa rispetto alle colture convenzionali utilizzate per i biocarburanti, come il mais o la soia. Producono fino a 100 volte più biomassa per unità di superficie, il che si traduce in una maggiore quantità di biocarburante per ettaro.
- Non competono con le colture alimentari: A differenza di altre fonti vegetali di biocarburanti, le microalghe non necessitano di terreni agricoli fertili per crescere. Possono svilupparsi nelle acque reflue, nelle saline o anche su terreni non adatti all’agricoltura, riducendo al minimo l’impatto sulla sicurezza alimentare.
- Utilizzo della CO2 e minor impatto ambientale: Le microalghe consumano grandi quantità di CO2 durante la loro crescita. Ciò non solo avvantaggia il processo di fotosintesi, ma aiuta anche a ridurre la concentrazione di questo gas nell’atmosfera, contribuendo alla lotta contro il cambiamento climatico.
- Produzione di più composti: Le microalghe sono in grado di produrre lipidi per il biodiesel, carboidrati per il bioetanolo e proteine che possono essere utilizzate come alimento o integratore. Dalla sua biomassa si possono ottenere anche prodotti secondari con applicazioni nell’industria farmaceutica e cosmetica.
Produzione di biocarburanti da microalghe
Esistono diversi tipi di biocarburanti che possono essere prodotti dalle microalghe, ciascuno con caratteristiche particolari che li rendono ideali per diversi tipi di utilizzo. Tra i biocarburanti più comuni ci sono biodiesel, la bioetanolo, la biogas e il bioidrogeno. Ciascuno di questi combustibili è ottenuto da diversi componenti delle microalghe, come lipidi e carboidrati.
Biodiesel da microalghe
El biodiesel È uno dei biocarburanti più conosciuti e si ottiene principalmente dai lipidi (grassi) che le microalghe immagazzinano al suo interno. Per produrlo, i lipidi vengono estratti dalle cellule delle alghe e successivamente subiscono un processo chimico noto come transesterificazione, che li converte in esteri metilici, il componente principale del biodiesel.
Il processo di estrazione è costoso, ma la ricerca su nuove tecniche di estrazione dei lipidi e lo sviluppo di microalghe arricchite con acidi grassi sta avanzando rapidamente. Inoltre, alcuni progressi nel trattamento della biomassa algale da produrre biocarburante hanno consentito una maggiore efficienza nell'ottenimento di biodiesel, principalmente attraverso tecniche come liquefazione idrotermale (HTL), che tratta la biomassa umida ad alta pressione e temperatura.
Bioetanolo da microalghe
El bioetanolo Si ottiene attraverso la fermentazione dei carboidrati immagazzinati nelle microalghe. Dopo il pretrattamento della biomassa per separare gli zuccheri, vengono utilizzati lieviti e batteri per convertire tali carboidrati in etanolo. Sebbene il processo sia simile a quello utilizzato per il mais o la canna da zucchero, le microalghe hanno il vantaggio di non richiedere grandi superfici di terreno o fertilizzanti e non entrano in concorrenza con le colture destinate al consumo umano.
Biogas da microalghe
El biogas È un altro biocarburante che può essere prodotto utilizzando microalghe. Attraverso un processo di digestione anaerobica, i carboidrati e i lipidi presenti nelle alghe vengono decomposti in assenza di ossigeno per generare metano e anidride carbonica. Questo biogas può essere utilizzato allo stesso modo del gas naturale, consentendo la produzione di energia elettrica o l'utilizzo in impianti di riscaldamento.
I biocarburanti nell'industria e nei trasporti
Oltre alla produzione di elettricità dal biogas, i biocarburanti ottenuti dalle microalghe hanno applicazioni chiave in settori come i trasporti e l’aviazione. Attualmente, il biodiesel prodotto dalle microalghe viene studiato come valida alternativa ai carburanti nell’aviazione commerciale, che è uno dei settori più difficili da decarbonizzare. Lui biocherosene derivati dalle microalghe potrebbero rappresentare una valida soluzione per ridurre le emissioni di CO2 in questo settore.
Sono allo studio anche applicazioni in produzione di biopolimeri, che sono plastiche biodegradabili generate da sottoprodotti come il glicerolo ottenuto durante il processo di transesterificazione dei lipidi. Ciò potrebbe aggiungere ulteriore valore economico alla produzione di microalghe, rendendole più competitive rispetto ad altre materie prime utilizzate per i biocarburanti.
I costi di produzione continuano a essere il principale ostacolo alla commercializzazione di massa dei biocarburanti ricavati dalle microalghe, ma i progressi scientifici e tecnologici suggeriscono un futuro promettente per questo settore. Man mano che l’efficienza nel processo di coltivazione ed estrazione migliora e le tecnologie di raffinazione dei biocarburanti vengono perfezionate, non c’è dubbio che le microalghe si posizioneranno come una delle principali fonti di energia rinnovabile nel mondo.
In sintesi, le microalghe non solo sono promettenti per quanto riguarda la produzione di biocarburanti, ma offrono anche una soluzione sostenibile per mitigare i problemi energetici e ambientali della nostra società. La sua capacità di adattamento a diversi ambienti, le sue elevate prestazioni produttive e il suo potenziale di assorbimento di CO2 rendono le microalghe un'opzione eccellente nella ricerca di alternative energetiche pulite e praticabili.