Svelare i segreti microbici che trasformano la produzione di biogas
Il biogas è una fonte di energia immagazzinabile e rinnovabile la cui produzione attraverso la digestione anaerobica, tuttavia, non è ancora del tutto compresa. Le trasformazioni che avvengono durante il processo svolto dai microrganismi sono tuttora considerate da scienziati e ingegneri come una «scatola nera». Il progetto MICRO4BIOGAS(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, si è proposto di svelare questo mistero biologico con l’obiettivo di ottimizzare il processo di produzione del biogas. «MICRO4BIOGAS si è concentrato sul miglioramento del processo ricorrendo a due principali modalità», afferma Manuel Porcar, coordinatore del progetto MICRO4BIOGAS e ricercatore presso l’Università di Valencia. La ricerca ha approfondito la comprensione microbiologica della digestione anaerobica attraverso l’utilizzo di tecniche di analisi avanzate e ha selezionato «microrganismi chiave coinvolti nel processo che sono in grado di migliorare la stabilità, la solidità e la resa della produzione di biogas».
Svelare i segreti microbici
MICRO4BIOGAS ha ottenuto risultati eccezionali in entrambi gli approcci adottati, di cui uno dei più significativi è stato costituito dalla scoperta di una comunità microbica di base comune alla maggior parte dei digestori anaerobici di tutto il mondo. «Darwinibacteriales è un nuovo ordine tassonomico che è stato descritto in questo progetto e sembra migliorare la produzione di metano grazie alla sua interazione con gli archei metanogeni(si apre in una nuova finestra) », spiega Porcar. Il team di ricerca ha isolato con successo ceppi microbici che hanno dimostrato miglioramenti misurabili nella produzione di biogas, mentre prove di laboratorio e su scala pre-industriale hanno fornito evidenze in merito al fatto che diversi ceppi possono aumentare la produzione di biogas di oltre il 15%; in alcuni casi, hanno determinato anche un miglioramento della qualità del gas grazie al maggior contenuto in metano. Sorprendentemente, gli esperimenti hanno indicato che il trapianto di digestato selezionato, il materiale ricco di nutrienti che rimane in seguito alla digestione anaerobica, può incrementare la produzione di biogas del 30% e ridurre al contempo i tempi di avvio della produzione. Questi test sono stati condotti presso l’impianto pilota di biogas di Aras de los Olmos, un paese spagnolo che punta a provvedere autonomamente a tutto il proprio fabbisogno energetico attraverso fonti rinnovabili.
Sviluppare soluzioni pratiche di bioaugmentazione
L’approccio del progetto si è concentrato sulla bioaugmentazione(si apre in una nuova finestra), ovvero l’introduzione di microrganismi benefici per migliorare i processi biologici. Sebbene questa tecnica venga impiegata in molti campi della scienza, la sua applicazione alla produzione di biogas è stata limitata a causa di una insufficiente comprensione in merito alla digestione anaerobica(si apre in una nuova finestra) e della mancanza di additivi microbici efficienti e scientificamente convalidati. MICRO4BIOGAS ha dimostrato che i ceppi microbici coltivati e il trapianto di microbioma possono fungere da efficaci strategie di bioaugmentazione. In particolare, quest’ultima soluzione è particolarmente preziosa quando gli organismi non possono essere coltivati in condizioni di laboratorio, come i Darwinibacteriales. In vista dell’attuazione pratica, il progetto prevede lo sviluppo di kit di bioaugmentazione in due forme, ovvero prodotti in polvere contenenti batteri benefici e archei(si apre in una nuova finestra) o digestati selezionati arricchiti con consorzi microbici specifici. «Gli operatori dell’impianto dovrebbero semplicemente aggiungere il prodotto al reattore e attendere che la produzione di biogas migliori», spiega Porcar. Sebbene siano necessari ulteriori test prima che emergano prodotti pronti ad essere immessi sul mercato, MICRO4BIOGAS ha gettato basi cruciali per lo sviluppo di nuove soluzioni microbiche. «La digestione anaerobica è un processo molto variabile che si svolge in modo diverso a seconda dell’operatore del biogas. Dobbiamo determinare se i nostri ceppi e le nostre comunità microbiche sono in grado di supportare tutti i processi, oppure solamente di migliorarne alcuni specifici», osserva Porcar. «Inoltre, è tuttora necessario affrontare fattori non scientifici, come la convenienza economica degli additivi microbici per i produttori o il quadro normativo per la loro commercializzazione in ciascun paese. Detto questo, siamo molto più vicini all’applicazione reale rispetto a quattro anni fa.» Aprendo la «scatola nera» della digestione anaerobica, MICRO4BIOGAS pone le basi per prodotti di bioaugmentazione che potrebbero trasformare gli impianti di biogas di tutto il mondo in produttori di energia rinnovabile efficienti e prevedibili, abilitando progressi che stanno appena iniziando a manifestarsi.
