Nuove soluzioni favoriscono la crescita del settore delle microalghe
Tale sviluppo è indotto dalla commercializzazione di composti di elevato valore, grazie a innovazioni basate su nuovi bersagli molecolari e su tecniche di bioraffineria in grado di creare nuovi mercati. Tuttavia, nonostante i progressi in ambito tecnologico e biologico, creare un metodo sostenibile ed economicamente valido per la crescita di grandi quantità di biomassa di microalghe e convertirlo in prodotti di successo a livello commerciale rappresenta una sfida importante. Il progetto ABACUS, finanziato dall’UE, ha affrontato tale questione sviluppando soluzioni tecniche innovative per migliorare l’affidabilità e la redditività del settore delle microalghe. «L’iniziativa si è concentrata su metaboliti per mercati di elevato valore, spaziando da terpeni di alghe per profumi a terpenoidi a catena lunga (carotenoidi) per i nutraceutici e i cosmetici», afferma Jean-François Sassi, coordinatore scientifico del progetto.
Produzione ottimizzata
I partner del progetto hanno testato e classificato oltre 150 ceppi di microalghe, la maggior parte appartenente a sei specie rilevanti dal punto di vista commerciale, in base al tasso di crescita e alla produttività dei composti bersaglio. Essi hanno anche individuato e approfondito opportunità di mercato per i terpeni e i carotenoidi in settori di lusso, tra cui quello dei cosmetici, dei nutraceutici e dei profumi. Inoltre, i ricercatori hanno sviluppato quattro alghe verdi-azzurre (cianobatteri) fotosintetiche geneticamente stabili per produrre terpeni luminosi, che si sono dimostrati stabili in condizioni costanti di coltura per oltre un anno. «Abbiamo creato inoltre la prova di concetto per un processo di stripping continuo al fine di raccogliere questi composti olfattivi di interesse», spiega Sassi. Gli scienziati hanno coltivato i ceppi di microalghe selezionate in bioreattori su scala pilota, studiando diversi parametri tra cui la luce, la pressione parziale di ossigeno e di anidride carbonica, oltre alle sostanze nutritive. Essi hanno ottimizzato la produzione di terpenoidi tramite lo sviluppo di strategie innovative di illuminazione e di sensori sulla base del monitoraggio e del controllo online automatizzato dei fotobioreattori, riducendo i costi di funzionamento e di manutenzione. Inoltre, ABACUS ha approfondito i passaggi del frazionamento per fornire una lavorazione a valle ecologica ed economica in modo da ridurre i costi operativi dell’intera linea produttiva. Effettuando una valutazione del ciclo di vita e analisi tecno-economiche dell’intera catena del valore di produzione, i ricercatori potrebbero garantire la sostenibilità delle tecnologie e dei prodotti, oltre all’accettazione da parte del mercato.
Rendimenti aumentati
Secondo Sassi, «l’integrazione di queste diverse strategie ha determinato aumenti notevoli nella produttività di oltre il 50 % rispetto allo stato dell’arte. Su cinque processi studiati, quattro sono stati collaudati fino alla scala industriale, producendo oltre 200 kg di biomassa di alghe arricchita di carotenoidi». I ricercatori hanno estratto i composti bersaglio e i sottoprodotti dalla biomassa di alghe e li hanno purificati per ottenere frazioni di elevato valore aggiunto. Ciò ha comportato rese superiori al 20 % per i composti bioattivi, con un contenuto totale di carotenoidi compreso tra il 10 e il 15 %. A seguito della depurazione fisico-chimica dei prodotti utilizzando fluidi ipercritici, sono state valutate l’accettabilità e l’applicabilità tecniche degli ingredienti derivati dalle microalghe per i mercati bersaglio, tra cui quello cosmetico e quello nutraceutico. «Affrontando le sfide biologiche e quelle legate ai bioprocessi per lo sviluppo di una nuova bioraffineria di microalghe, ABACUS può fornire con successo prodotti innovativi e competitivi destinati ai mercati bersaglio e a nuovi mercati», conclude Sassi. Il progetto ha anche realizzato 28 pubblicazioni originali rivolte a un pubblico scientifico e del settore. ABACUS ha organizzato un workshop internazionale di due giorni nel 2019 in cui sono stati presentati e trattati i progetti finanziati dall’UE, in modo da consentire uno scambio fruttuoso e sinergie tra le azioni. ABACUS ha ricevuto finanziamenti dall’Impresa comune Bioindustrie, un partenariato pubblico-privato tra l’UE e l’industria.
Parole chiave
ABACUS, microalghe, biomassa, carotenoidi, terpeni, nutraceutici, cosmetici, bioreattore, bioraffineria