Tecnologia

Sistemi di crescita microalgali avanzati con illuminazione artificiale, dal Politecnico di Torino una soluzione innovativa

Oggi trattiamo di un altro innovativo progetto finanziato dal Politecnico di Torino tramite l’iniziativa POC (Proof of Concept), avviata dal 2016 con lo scopo di favorire lo sviluppo di nuove soluzioni tecnologiche ai più svariati problemi, consentendogli anche di passare dalla fase teorica a quella della produzione industriale, colmando così il gap che solitamente separa il mondo accademico da quello delle imprese. Un approccio davvero lungimirante, che pone il Politecnico di Torino in posizione unica e avanzata rispetto ad altri atenei italiani.

Il progetto di cui trattiamo oggi è stato sviluppato dal team guidato da Vincenzo Riggio, professore associato del Politecnico di Torino presso il DIATI (Dipartimento di Ingegneria dell’Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture) e verte sostanzialmente sullo sviluppo di una soluzione di illuminazione artificiale realmente efficace per i sistemi di accrescimento microalgale.

È noto che le microalghe possono essere utilizzate in diversi campi come quello della nutraceutica, della cosmesi e della farmaceutica. Per poter ottenere biomassa di grande qualità è necessario però utilizzare degli apparati di crescita che siano in grado di lavorare ad alte efficienze, che si esprimono in monocoltura algale, controllo dei parametri di crescita e ovviamente consumi ridotti. In quest’ottica l’apparato proposto, che fondamentalmente è un illuminatore LED, è in grado di gestire correttamente tutte le necessità legate alla somministrazione della luce durante la crescita di questi microorganismi.

Alcuni aspetti peculiari e innovativi di questa tecnologia sono la possibilità di dosare l’intensità luminosa, comporre uno spettro specie-specifico, avere un’affidabilità del flusso luminoso molto elevata, e poter contare su consumi ridotti rispetto ad altre tipologie impiantistiche quali luci a fluorescenza etc.

Al progetto, oltre al professor Vincenzo Riggio in qualità di responsabile, coordinatore delle attività, della realizzazione dei protocolli di prova e test del prototipo, della valutazione delle logiche di controllo e indicazione delle specifiche tecniche, partecipano anche Andrea Occhipinti, fisiologo vegetale che si occupa della realizzazione dei protocolli di prova, della gestione del comparto biologico sperimentale e delle analisi biologiche sulle matrici algali. Piero Santoro, specialista della luce, che ha il compito del design e della realizzazione della matrice LED usata per l’illuminatore, così come della simulazione software del sistema illuminante. Daria Grinic, specialista in processi chimici, che si occupa delle analisi chimiche per la caratterizzazione della biomassa raccolta, gestione dei reagenti per il mix nutritivo e del parco bombole, e che inoltre verifica il raggiungimento degli obiettivi di qualità pre-imposti. Infine Fabio Passarelli, responsabile tecnico, che si occupa della realizzazione del prototipo con particolare riferimento ai pannelli alveolari, del circuito idraulico e catena di misura, e della verifica qualità sul prototipo finale.

Il progetto va avanti da diverso tempo, alcuni membri del gruppo, infatti, collaborano insieme su tematiche di questo tipo sin dal 2010. Quest’ultima applicazione, su cui il team è al lavoro dagli inizi del 2018, nasce dall’esigenza di migliorare e implementare industrialmente il sistema di accrescimento microalgale definito come fotobioreattore planare, già messo a punto in passato.

“Lo scopo è quello di realizzare un dispositivo che possa permettere di gestire il dosaggio e la qualità della luce per una crescita microalgale altamente efficiente“, ci ha spiegato il professor Riggio. “Gli impianti commerciali per far crescere le alghe attualmente disponibili sul mercato sfruttano infatti la luce solare, una soluzione praticamente a costo zero, ma con un’efficienza di trasformazione dell’energia fornita dai fotoni in biomassa algale davvero bassa, che difficilmente raggiunge l’1%. Questo tipo di approccio inoltre lega in modo inscindibile il funzionamento del sistema alle condizioni meteoclimatiche, relegando questi impianti a mero uso agricolo”.

La soluzione messa a punto dal team del Politecnico invece, utilizzando una fonte di luce artificiale, fa salire immediatamente l’efficienza di trasformazione da meno dell’1% al 3%, “e via via che i sottosistemi verranno ottimizzati auspichiamo di raggiungere il 10%“, ha aggiunto il professor Riggio. “Inoltre il sistema di crescita microalgale che abbiamo sviluppato si presta ad essere inserito molto bene all’interno di stream industriali preesistenti, sfruttando anidride carbonica e nutrienti già presenti nello scenario industriale di insediamento”.

“Il nostro sogno è realizzare un impianto in scala reale che ci permetta di fare il salto di qualità, ovvero spostare tutta la produzione degli elementi che costituiscono il sistema da semi-artigianale a industriale. Inoltre un impianto di queste dimensioni ci permetterebbe di raccogliere dati che potremmo usare per rifinire ulteriormente alcuni aspetti tecnologici ad oggi difficilmente implementabili”, ha continuato poi Riggio. Un percorso in cui il Proof of Concept svolge ovviamente una funzione fondamentale, perché consente di verificare il funzionamento del processo in un ampio range di condizioni, così da poter mettere a punto una soluzione pronta per la produzione industriale e la commercializzazione.

“Abbiamo anche ricevuto degli endorsement molto importanti che ci stanno permettendo di perseguire su questa strada e tutto si sta muovendo per permetterci di raggiungere questo ambizioso obiettivo”, ha concluso il professor Riggio. L’obiettivo è ora di arrivare a definire una tecnologia industriale, utile per penetrare un mercato che attualmente è ancora tutto da scoprire e costruire.