In un esperimento, la produzione di lipidi e idrocarburi prodotti dalle alghe è aumentata rispettivamente del 49% e del 29%.
Un gruppo di ricercatori dell’Università Statale di Campinas (UNICAMP) in Brasile ha coltivato microalghe in condizioni controllate in laboratorio al fine di utilizzare i loro metaboliti, in particolare i lipidi, con lo scopo principale di produrre biocarburanti.
Lo studio è riportato in un articolo pubblicato sulla rivista Biomass Conversion and Biorefinery.
“È anche possibile estrarre proteine e carboidrati e usarli come cibo, oltre a ottenere prodotti che possono essere utilizzati nei cosmetici, come il beta-carotene e altri composti preziosi tra cui la ficocianina, un pigmento blu naturale”, ha detto Luisa Fernanda Ríos, seconda autrice dell’articolo.
Il colore del mare e dei fiumi è spesso in gran parte dovuto alla presenza di microalghe, che possono essere blu, verdi o marroni, ha aggiunto.
Ríos e i suoi coautori sono tutti affiliati al Laboratorio per l’ottimizzazione, la progettazione e il controllo avanzato (LOPCA) presso la Scuola di ingegneria chimica (FEQ) di UNICAMP.
Lo studio, supportato da FAPESP, ha analizzato la crescita e la produttività della microalga Botryococcus terribilis, confrontando il suo comportamento in sistemi chiusi e aperti.
I sistemi chiusi, in cui non vi è scambio di aria con l’ambiente e le condizioni possono essere strettamente controllate, includono i fotobioreattori.
I sistemi aperti includono stagni artificiali poco profondi o canali in cui circolano microalghe, acqua e sostanze nutritive e l’aria viene scambiata con l’ambiente.
Secondo l’articolo, proteine, carboidrati, lipidi, pigmenti e idrocarburi sono stati estratti e quantificati. Questa è stata la prima volta che gli idrocarburi estratti da B. terribilis sono stati caratterizzati.
“Gli studi sulla coltivazione di B. terribilis hanno una grande rilevanza economica e ambientale, ma sono scarsamente affrontati in letteratura”, affermano gli autori.
“Le microalghe sono i microrganismi più antichi e producono fino al 50% dell’ossigeno che respiriamo”, ha detto Ríos. “Microalghe e funghi insieme hanno creato la materia organica che conosciamo oggi come piante”.
Come le piante, le microalghe crescono attraverso la fotosintesi, convertendo l’anidride carbonica atmosferica, l’acqua e la luce solare in energia e generando ossigeno come sottoprodotto.
I metaboliti risultanti includono proteine, carboidrati e lipidi, nonché carotenoidi, clorofilla e vitamine in quantità minori.
Il petrolio contiene anche microalghe depositate sul fondo marino e in profondità nella sua composizione.
Le microalghe sono unicellulari e si riproducono per mitosi: ogni cellula si divide in due cellule figlie identiche, con conseguente moltiplicazione esponenziale.
“Coltiviamo microalghe in laboratorio per sfruttare tutti questi biocomposti nelle loro cellule. Dobbiamo ucciderli per farlo, ma questo non è un problema perché crescono molto velocemente e sono sempre abbondanti “, ha detto Ríos.
Gli oli B. terribilis sono adatti per la sintesi di biocarburanti, in quanto sono costituiti da idrocarburi a catena lunga, nonché da maggiori quantità di acidi grassi saturi e monoinsaturi
. Lo studio aiuta a colmare la lacuna informativa sulla coltivazione, lo stress e la composizione di queste microalghe, supportando le decisioni relative ai parametri di coltivazione e alle applicazioni della bioraffineria.
Lo stress in questo caso significa una mancanza di nutrienti chiave per la crescita come il fosforo o l’azoto.
“Quando l’organismo percepisce una mancanza di questi nutrienti, inizia ad accumulare lipidi per sopravvivere. Abbiamo usato questa capacità come strategia per creare un accumulo del metabolita di interesse. In altre parole, abbiamo stressato l’organismo eliminando i nutrienti necessari per la crescita. Allo stesso tempo, poiché è cresciuto più lentamente, la proporzione di altri metaboliti come proteine e carboidrati è diminuita. È importante identificare il composto di interesse e assicurarsi di raggiungere il giusto equilibrio per lo studio “, ha detto Ríos.
Lo stress ha aumentato la produzione di lipidi e idrocarburi rispettivamente del 49% e del 29%, ma le proteine sono diminuite dal 32% della composizione totale al 26%.
Le proporzioni di carboidrati (15% del totale) e pigmenti (0,41% -0,86%) erano simili nella crescita stressata e non stressata.
