Ottenere il bioidrogeno dai rifiuti in due fasi
La fermentazione al buio dei rifiuti organici è una tecnologia ben studiata che ossida la materia organica in H2 e prodotti finali metabolici. La tecnologia MEC può usare questi prodotti finali per generare ulteriore H2. Di conseguenza, l’unione della DF con le MEC in un processo in due fasi porta a un uso ottimale e completo degli OWS, con il vantaggio aggiuntivo del recupero di energia e un’efficace rimozione degli inquinanti. L’obbiettivo del progetto WASTE2BIOHY (Sustainable hydrogen production from waste via two-stage bioconversion process: an eco-biotechnological approach) era quello di studiare le comunità microbiche coinvolte nella conversione della materia organica in energia. Per prima cosa i ricercatori hanno determinato quali tipi di rifiuti organici erano adatti per la produzione di idrogeno e poi in che modo controllare i bioprocessi con coltura mista nelle celle DF e MEC. I risultati hanno mostrato che diversi rifiuti organici erano adatti per una produzione riuscita ed efficiente di H2. I dati sono stati usati per creare un modello matematico per prevedere e descrivere il potenziale relativo alla produzione di idrogeno di qualsiasi tipo di acque di scarico. Questo fornisce uno strumento potente per valutare rapidamente il potenziale di un effluente per la generazione di H2, consentendo al processo DF di diventare veramente attuabile in un contesto industriale. Inoltre, differenti comunità microbiche naturali sono state valutate quali sostanze inoculate, e alcune sono state selezionate e caratterizzate per la loro elevata efficienza nel generare H2 in entrambi i processi DF e MEC. Un’avanzata analisi statistica multivariata dei dati metagenomici della comunità microbica iniziale e di quella finale ha mostrato forti correlazioni tra l’origine della sostanza inoculata, la struttura finale delle comunità fermentative e il loro comportamento metabolico. Queste informazioni hanno fornito delle conoscenze preziose e profonde in merito a quali criteri microbici possono essere usati per prevedere accuratamente le vie metaboliche microbiche. Sono state inoltre proposte delle procedure innovative per selezionare specifiche comunità microbiche in base alla loro produzione di H2 molto efficiente e per impedire la crescita di microrganismi che consumano idrogeno. Un’attenzione particolare è stata prestata alle comunità alofile, poiché molti flussi di rifiuti organici contengono livelli elevati di sali, come ad esempio le acque di scarico della lavorazione della salamoia per le olive da tavola, rendendoli difficili da trattare usando normali approcci biologici. Infine, WASTE2BIOHY ha sviluppato dei nuovi metodi pratici per il controllo del metabolismo delle comunità microbiche per ottimizzare ulteriormente sia il processo DF che quello MEC su reali rifiuti organici. Lo sviluppo di questi bioprocessi con coltura mista consente all’Europa di diventare un attore principale nel prossimo futuro nel campo delle biotecnologie ambientali per la generazione biologica di idrogeno.
Parole chiave
Bioidrogeno, fermentazione al buio, flussi rifiuti organici, celle elettrochimiche microbiche, WASTE2BIOHY
