Cattura biologica della CO2 con specie alcali-alofiliche: ottimizzazione della crescita di Euhalothece sp

ABSTRACT La coltivazione di microalghe rappresenta un’alternativa sostenibile ai moderni sistemi produttivi industriali per la produzione e la commercializzazione di una grande varietà di prodotti d’interesse. Attualmente, tuttavia, la loro diffusione sul mercato è limitata dagli elevati costi di coltivazione e la competizione con i processi tradizionali è impari. Una delle operazioni più dispendiose è rappresentata dall’insufflazione di anidride carbonica: questa, infatti, rappresenta la principale fonte di carbonio inorganico per le microalghe, ma la conservazione, il trasporto e l’uso di questo gas gravano sull’economia dell’intero processo. La possibilità di sostituire questo con forme alternative di carbonio inorganico (come il bicarbonato di sodio) e lo sviluppo di processi di coltivazione innovativi come il BICCAPS (Bicarbonate-based Integrated Carbon Capture and Algae Production System) rappresentano una potenziale efficace in tal senso. Tuttavia, le condizioni proibitive per la crescita delle specie di maggiore interesse in tale sistema risulta una limitazione da superare. In questa tesi, il cianobatterio alcalofilico Euhalothece sp. è stato coltivato in diverse modalità operative al fine di ottimizzarne la crescita e la produzione di prodotti d’interesse, come ficobiliproteine ed esopolisaccaridi. I risultati mostrano come le condizioni migliori per una crescita di tale specie in continuo prevedano 15 g L-1 di bicarbonato, intensità di luce di 400 µmol m-2 s-1 e un tempo di permanenza pari a un giorno. Inoltre, è stato possibile crescere tale specie con un sistema di bubbling non arricchito con CO2, ottenendo una produttività di biomassa comparabile alle migliori ottenute con tale modalità di crescita (circa 0,33 g L-1) ma a discapito delle rese in ficocianine (circa 51,947 mg g-1). La modalità di crescita in batch ha permesso di crescere la coltura con un pH più vicino ai valori ottimali per una coltivazione BICCAPS e per la crescita di Euhalothece, ottenendo, anche in questo caso, una produttività in termini di biomassa (0,31 g L-1) simile a quelle ottenute nei sistemi in continuo. Inoltre, è stato riscontrato un aumento nelle rese in ficocianine rispetto alla modalità in continuo, con rese di circa 95,4 mg g-1. L’utilizzo della tecnologia CellDEG® ha mostrato risultati in termini di produttività di biomassa e rese in ficocianine statisticamente simili a quelli ottenuti con il sistema tradizionale. La modalità di crescita in semicontinuo, infine, ha permesso di ottenere produttività in termini di biomassa (0,601 g L-1) superiori rispetto a quelle ottenute con qualsiasi altra modalità di crescita testata, mantenendo comunque il pH verso valori più alcalini. Si ottengono, inoltre, rese in termini di ficocianine di circa 78,46 mg g-1.