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Oggi assistiamo a un crescente interesse per le colture algali, principalmente volto al loro sfruttamento a scopi energetici. Purtroppo, al di là delle aspettative, la bassa efficienza fotosintetica e un bilancio energetico (EROI) non favorevole si traducono in costi di produzione della biomassa algale di oltre 3000 €/ton, incompatibili con l’uso energetico di questo feedstock. Tuttavia, il potenziale delle microalghe quali fonte di cibo e combustibili rimane molto elevato e così l’interesse del mondo della ricerca e dell’industria. La coltura delle microalghe non necessita di terreni fertili, non richiede acqua dolce, può usare CO2 da fumi di combustione o fermentazioni come fonte di carbonio, non richiede pesticidi ed utilizza i fertilizzanti con un’efficienza vicina al 100% ed è, infine, in grado di conseguire produttività in termini di olio e proteine di oltre 15 e 30 tonnellate per ettaro all’anno. Tutto ciò si traduce in un’importante riduzione degli impatti sulle risorse primarie (suolo, acqua), sempre più scarse e degradate, che invece caratterizzano le colture agrarie tradizionali. Al fine di migliorare i bilanci energetici ed economici della produzione di biomassa algale, il nostro gruppo a Firenze sta sperimentando nuovi sistemi di coltura (fotobioreattori) integrati con celle fotovoltaiche in grado di portare l’EROI del processo oltre 1,5. Assieme all’isolamento e messa in coltura di nuovi ceppi termotolleranti e in grado di ottenere elevate produttività su acqua salmastra o di mare, questa tecnologia ha il potenziale per produrre in modo sostenibile biomassa algale per alimenti e, in un futuro più lontano, bio-energia.
The interest in microalgae as a source of renewable fuels is still growing. However, the high capital and operating costs of microalgae farming and the non-sufficiently positive energy balance still prevent the development of algal fuels and algal food to commercial scale. Microalgae have several advantages and their potential as source of food, feed and fuels is very high. Microalgae can be cultivated in deserts or marginal lands (they do not need fertile soils) using brackish water or seawater. The efficiency in the use of fertilizers of algae cultures can reach 100% (with minimal pollution of water, soil and atmosphere). Their cultivation does not need pesticides. A suitable technology is however necessary to attain a positive EROI and produce cost-effective algal biomass. In the last years, the researches carried out by our group have been aimed to reduce the inputs for algae cultivation. A new reactor design that integrates photovoltaic elements has been developed and tested outdoors. The experiments have shown that, by intercepting with solar cells about 30% of the impinging photons, electricity can be generated in a quantity sufficient to cover all the operational energy needs of the system (including harvesting) without reducing algal productivity and bring the EROI over 1.5. Together with new strains able to grow at high temperatures at varying salinity, this technology has the potential to contribute to the sustainable production of algal biomass for food and fuels.
