Fotobioreattori per la produzione di microalghe

I fotobioreattori sono dei sistemi di coltura di sostanze vegetali che vivono in acqua dolce e salmastra, la loro crescita viene favorita dall'esposizione ai raggi solari e dalla somministrazione di nutrienti.

Le sostanze vegetali che vengono immesse all'interno dei fotobioreattori (solitamente sono dei grossi cilindri trasparenti in plexiglass) sono delle microalghe di tipo oleaginoso, la loro riproduzione ha un fattore di crescita molte volte più grande rispetto ad una coltura di piante oleaginose per la produzione di biocombustibili (come la colza ad esempio).

Le alghe sono presenti e conosciute nella cultura orientale da millenni, i loro impieghi erano indirizzati esclusivamente all'alimentazione umana, il loro alto contenuto in fibre, proteine, vitamine e sali minerali associato al basso contenuto di grassi e calorie ne hanno fatto un alimento che ancora oggi viene sfruttato.

La coltivazione di microalghe viene oggi effettuata per la produzione di:

• Biocombustibili
• Integratori
• Cibo per animali
• Prodotti farmaceutici
• Acidi grassi (omega3)
• Bioplastica

La realizzazione di un impianto per la produzione di microalghe oleaginose consiste essenzialmente di superfici estese che raccolgono la più alta emissione di radiazioni solari, all'interno dei fotobioreattori scorre acqua (salina o dolce) che va a nutrire ed ossigenare le microalghe. Per la loro riproduzione è necessario aggiungere nutrienti e CO_2.

Le condizioni ottimali di illuminazione e la presenza di acqua sono condizioni necessarie ma non sufficienti per ottenere un rendimento adeguato, la presenza di impianti che producono grande quantità di anidride carbonica può essere un accordo funzionale tra l'abbattimento di sostanze inquinanti in atmosfera e il reperimento gratuito di tale nutriente.

Un impianto per la produzione di microalghe deve essere scelto individuando l'alga presente sul territorio che più si presti alla realizzazione dei propri progetti, questo modo di operare si rende necessario per evitare inquinamenti di sostanze vegetali provenienti da altri ambienti.

Lo studio delle proprietà delle alghe sul territorio può fornire strumenti per la valutazione della scelta del settore d'impiego, una volta individuata possono essere effettuati dei test dimostrativi per la produzione in grandi quantità.

La realizzazione di un impianto di microalghe necessita quindi:

• Acqua
• Alghe idonee
• Sole
• Superficie
• Nutrienti
• Presenza nelle vicinanze di impianti per approvvigionamento di anidride carbonica

L'ultimo punto non è vincolante ma rientra in un ottica di ottimizzazione dei costi, la possibilità di ricevere la CO₂ in bombole garantisce la possibilità di fornire nutrienti all'alga ma ha un impatto sui costi.

La scelta merceologica del settore su cui investire ha un ruolo importante sia in funzione di investimento economico sia in funzione del guadagno ottenuto, in cima alla piramide si trovano le sostanze nutrienti come gli acidi grassi ed in fondo si trovano i biocombustibili.

Il costo al chilo delle due sostanze è notevole ma è anche notevole la differenza di investimento economico, in entrambi i casi si deve valutare il mercato di interesse ed i relativi flussi.

La scelta dell'alga è vincolata nel momento in cui l'approvvigionamento di acqua sia salina o dolce, le due categorie sebbene non siano state studiate tutte ha una leggera predominanza per quanto riguarda l'acqua dolce.

Tra le più comuni alghe d'acqua dolce si possono citare la:

• Chlorella vulgaris
• Spirulina platensis e maxima
• Scenedesmus obliquus
• Tetraselmius maculata

Tra le alghe saline troviamo:

• Dunaliella salina
• Isochrsis sp Clon T-iso
• Paulova lutheri

Il contenuto in proteine, carboidrati e lipidi varia notevolmente tra le specie ed è per questo che la scelta deve essere effettuata sulle basi del settore merceologico di interesse, da un tipo di alga per la produzione di biocombustibile non è possibile ottenere acidi grassi o quanto meno non in quantità da giustificare l'investimento.

La realizzazione di un impianto per la produzione di microalghe può richiedere elementi necessari giornalieri di una certa portata, si parla approssimativamente di 1000 m³ di acqua o di 3 tonnellate di CO2, di 100 Kg di fertilizzanti e di energia assorbita attorno ai 50 KwH con l'impiego di migliaia di metri quadrati di terreno impiegato ma tutto dipende dalla produttività richiesta.