Stato dell’Arte

Tecnologie: industria delle microalghe e posizionamento del Greenline-Valorsabio

Le applicazioni di mercato delle microalghe oggi possono dividersi nei seguenti settori o segmenti:

A) I settori già giunti ad una maturità tecnologica:

1) Industria alimentare

2) Produzione di mangimi

3) Industria cosmetica

4) Industria farmaceutica e para-farmaceutica

B) I nuovi settori di sviluppo di mercato delle tecnologie a microalghe:

1) Nuovi materiali (bio-plastica, bio-polimeri, etc.)

2) Energia rinnovabile (produzione di biomassa)

2a) Biodiesel

2b) Bioetanolo

2c) Metano

2d) Idrogeno o altro

3) Ambiente

3a) Depurazione acqua

3b) Cattura e sequestro della CO2.

I metodi di produzione di microalghe sono essenzialmente e generalmente:

  • open ponds (canali aperti o invasi di acqua)

  • foto-bio-reattori

Le microalghe più usate sono: Spirulina (integratore alimentare, carotenoidi)1, Crypthecodinium Cohnii (Omega 3, per Alzheimer, deficit di attenzione, etc), Chlorella (una microalga verde, contiene più proteine dei legumi, integratori alimentari), etc.2

La ricerca tecnologica applicata ha anche una valenza biologica-genetica e una economica.

Nel campo della ricerca, soprattutto quella rivolta alla produzione di microalghe per energia, prevale la modificazione o la selezione genetica di tipi (naturali e artificiali) di microalghe con caratteristiche desiderate per i biocarburanti.

La valenza economica più evidente delle tecnologie a microalghe è guidata, a livello di investimenti, dalle produzioni di biocarburanti.3  I maggiori finanziatori di questa “rivoluzione energetica” sono i ministeri della difesa (DoD), dell’energia (DoE)4, e dell’agricoltura (DoA) degli Stati Uniti. Le aziende multinazionali petrolifere si posizionano sulla produzione di sostituti del petrolio (sicurezza energetica, DoD e DoE), bilanciamento della produzione di cibo e mangimi vs. culture energetiche (DoA). Anche compagnie aeree civili (Qatar Airways,5 Lufhansa,6) provano microalghe Jet-Fuel, un po’ per una visione del futuro e un po’ come investimenti in pubbliche relazioni verso la clientela più sensibile alla responsabilità planetaria sui Gas Serra e meno sensibile al costo di un biglietto. Gli investimenti fatti in questo settore hanno come obbiettivo la produzione di carburante a costi inferiori a quelli del diesel e della benzina. Nonostante alternanti successi e insuccessi nella ricerca di riduzioni di costi, specialmente per la separazione dei componenti delle microalghe e nella costruzione di super-microalghe modificate geneticamente per scopi energetici,  i costi di produzione sono ancora non-competitivi. Per quanto sia imprudente fare valutazioni sul futuro della competitività e della fattibilità economica (non tecnologica, quella c’è già) dei biocarburanti da microalghe, si può stimare che l’orizzonte di un breakthrough tecnologico sia in un arco temporale di 5 anni. Naturalmente, con desiderio di essere smentiti, non solo da notizie per attirare investimenti (che avvengono quasi settimanalmente), ma di una reale tecnologia che renda economicamente obsoleto il petrolio e gli idrocarburi fossili. Detto altrimenti, il riconoscimento anche tecnologico della luce solare e del suo accumulo come universale fonte energetica nella biosfera.7

La tecnologia microalghe Greenline nasce per la depurazione avanzata dell’acqua.

Per quanto riguarda le fasi della dimostrazione, degli impianti pilota e quelli di scala di mercato del Greenline la mappa stradale della “maturazione commerciale” della tecnologia Greenline è la seguente:

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Il FotoBioRettore pilota di Valorsabio è stato testato per la prima volta in Portogallo (2006) e in Olanda (2007, Bioking8).

La tecnologia Greenline di Valorsabio ha cose in comune con gran parte delle tecnologie di produzione di microalghe. La cosa comune è l’utilizzo del fotobiorettore per la produzione industriale e controllata di microalghe. La differenza essenziale con la maggior parte della tecnologie disponibili sul mercato è la funzione primaria del Greenline, che è quella ambientale – depurazione acqua, dove le microalghe (biomassa microalgale) sono un sottoprodotto. In altri termini:

1) La funzione primaria del Greenline è quella della depurazione di acqua. Le microalghe sono il mezzo, il fine è l’acqua. Ma la tecnologia funziona anche ribaltando mezzo e fine.9

2) Secondariamente, il Greenline è un produttore di biomassa microlgale che può essere usata per la produzione di biogas (energia rinnovabile) in un biodigestore

3) Inoltre, il Greenline produce ossigeno, e cattura e sequestra CO2, sia dall’atmosfera che da emissioni puntuali di CO2.

Valorsabio non è la sola azienda nel mondo che mette prima la depurazione (biomassa ed energia insieme a ossigeno e cattura di CO2 come by-products). Se ne trovano negli Stati Uniti, in Cina, in Malesia, e prove in Europa. In Italia c’è interesse e prove nella stessa direzione e con un approccio simile a Valorsabio.

I campi di applicazione specifici della tecnologia innovativa di Valorsabio, partendo dall’acqua da depurare, senza escludere energia e cattura di CO2 sono a questi stadi di maturazione di mercato:

GREENLINE

Prototipo

Demo

Commerciale

Depurazione – Stadio Terziario

*

****

Depurazione – Stadio Terziario + parte secondario

*

****

Trattamento Biodigestato

***

***

Trattamento Percolato

***

***

Trattamento acqua di falda

***

***

Trattamento eutrofizzazione laghi

****

**

Trattamento reflui zootecnici

**

****

Sequestro CO2 e produzione di biomassa.

****

**

Produzione di biomassa algale (Biogas)

***

***

Trattamento reflui industriali – farmaceutici

*

*****

Trattamento acque metalli pesanti

**

****

Trattamento acque agro-industria

**

****

Note

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2 Per una lista delle produzioni di microalghe, del mercato delle stesse, e della maggiori aziende produttrici, vedi Microlgae Market and Application Outlook, by Philippe Trarmoy, 2011. Per database sulle alghe vedi: www.shigen.nig.ac.jp/algae/, http://www.algaebase.org/,
3 “Biofuels as a commercial venture is still in the implementation and growth phase. In the US, the size of the venture capital investment in clean technologies, of which biofuels is a large component -was $6.576bn or 23.1% of all venture capital investment during 2001-2012. According toa report by Clean Edge, Inc,the global biofuels market alone is projected to grow to US$139 billion by 2021.” http://www.ameinfo.com/masdar-institute-experts-details-uaes-biofuel-from-algae-332552
4 https://en.wikipedia.org/wiki/Seri_microalgae_culture_collection.
5 http://www.weforum.org/best-practices/biofuels/qatar-advanced-biofuel-platform
6 http://www.environmentalleader.com/2012/09/19/lufthansa-algae-tec-to-build-algae-based-biofuels-plant/
7 Laura Barsanti -Paolo Gualtieri, Algae: Anatomy, Biochemistry, and Biotechnology. Taylor & Francis Group, 2006. Università di Pisa, pag 135.
8 Spin-off tecnologico di Valorsabio (2007), test di fotobioreattore microalghe per biodiesel: http://www.energy-enviro.fi/index.php?PAGE=691
9 In Arizona e altrove negli Stati Uniti usano l’acqua da depurare (ricca di nutrienti) per produrre biomassa algale per energia. Invertono mezzi e fini, e il prodotto diviene la biomassa algale, mentre il sottoprodotto l’acqua depurata. Vedi le pubblicazioni di Joel L. Cuello and Sara S. Kuwahara. Uno dei problemi fondamentali delle tecnologie che vogliono produrre microalghe è il costo dell’acqua e dei nutrienti necessari. L’acqua di rete fognaria fornisce la soluzione e diminuisce i costi. Vedi anche: The Bloom Is Off (NPK-Produced) Algae Biofuel Development. http://seekingalpha.com/article/1475791-the-bloom-is-off-npk-produced-algae-biofuel-development
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