Coltivare alghe per sfamare il mondo e combattere il climate change
Alghe: una soluzione contro fame e cambiamenti climatici.
Le alghe sono facili da coltivare e assorbono molta CO2
Foto di Agnieszka da Pixabay
Categoria: Soluzioni | Sabato 1 Luglio 2023 - 16:10:39
Le alghe sono tra gli organismi più prolifici ed efficienti sulla Terra, queste piante acquatiche contengono clorofilla e sono in grado di convertire energia solare e nutrienti in ricche biomolecole consumabili.
Combattere fame e cambiamenti climatici con le alghe
Grazie alla loro straordinaria produttività e capacità di crescere rapidamente, le alghe rappresentano una potenziale risorsa sostenibile per affrontare alcune delle maggiori sfide che l'umanità si trova ad affrontare, come la fame sempre crescente e i cambiamenti climatici.
Alghe: convertire CO2 in biomassa e produrre mangimi e fertilizzanti
Data la capacità delle alghe di convertire anidride carbonica, acque reflue e scarti di colture in biomassa ricca di nutrienti, queste piante acquatiche sono considerate una promettente fonte di cibo per l'uomo e gli animali.
La produzione di mangimi e fertilizzanti a base di alghe aiuterebbe a soddisfare la domanda mondiale di cibo in crescita, che dovrebbe aumentare del 70% entro il 2050 secondo le stime dell'ONU.
Le alghe sono ricche di proteine e pigmenti come la clorofilla che possono essere utilizzati come additivi alimentari.
Contengono inoltre alti livelli di acidi grassi omega-3, vitamine, minerali e carboidrati che le rendono potenzialmente un alimento molto nutriente.
Produzione di microalghe su larga scala
Per la produzione alimentare su larga scala, le microalghe offrono diversi vantaggi rispetto alle colture agricole tradizionali.
Richiedono meno terra, acqua e nutrimenti per la crescita e il loro consumo non priva di cibo le popolazioni umane.
Come le alghe contrastano il cambiamento climatico
Oltre a combattere la fame, la produzione di alghe svolge un ruolo significativo nella mitigazione dei cambiamenti climatici.
Durante la fotosintesi, le alghe assorbono anidride carbonica, uno dei principali gas serra, e la legano nella loro biomassa.
Quando questa biomassa di alghe viene utilizzata per produrre biocarburanti, biometano (gas combustibile derivato dal biogas, ottenuto rimuovendone l'anidride carbonica attraverso la procedura di purificazione, detta anche upgrading), fertilizzanti o mangimi, il carbonio rimane intrappolato in questi prodotti per il loro ciclo di vita, riducendo così l'impatto sul clima.
Studi dimostrano che la produzione su larga scala di alghe per biocarburanti potrebbe neutralizzare carbonio pari fino al 17% delle emissioni di gas serra del settore dei trasporti.
Le alghe una fonte alimentare sostenibile per l'uomo
Lo sfruttamento delle alghe a fini produttivi rappresenta un'opportunità per affrontare alcune delle maggiori sfide che l'umanità si trova ad affrontare già nel presente.
Grazie alla loro straordinaria capacità di convertire anidride carbonica e rifiuti in biocarburanti, fertilizzanti e alimenti nutrienti, le alghe offrono una fonte sostenibile per soddisfare la crescente domanda di cibo ed energia a livello globale, nonché per mitigare l'impatto del cambiamento climatico.
Continuando gli sforzi per rendere la produzione su larga scala più efficiente e conveniente, le alghe potrebbero svolgere un ruolo importante nel garantire un futuro più verde e sostenibile.
Come aumentare la produzione di alghe su larga scala
Esistono diversi modi per aumentare la produzione di alghe su larga scala:
- Migliorare i bioreattori
I bioreattori sono i sistemi chiusi in cui vengono coltivate le alghe, migliorando i design dei bioreattori è possibile ottimizzare i parametri chiave come illuminazione, temperatura, pH e apporto di nutrienti per massimizzare la crescita delle alghe.
Un esempio pratico possono essere i bioreattori verticali a colonna che possono aumentare la densità delle alghe fino a 10 volte rispetto alle vasche aperte.
- Selezionare ceppi ad alta resa
Esistono migliaia di specie di alghe, ognuna con caratteristiche di crescita uniche, selezionando e incrociando i ceppi più produttivi, è possibile ottenere super-alghe ottimizzate per la coltivazione industriale.
Alcune specie di alghe marine come la Nannochloropsis possono raddoppiarsi ogni 6 ore, il che le rende adatte per la produzione su larga scala.
- Recuperare e riciclare i nutrienti
Per massimizzare la crescita, le alghe richiedono nutrienti chiave come azoto e fosforo.
Aumentando il recupero e il riciclo dei nutrienti all'interno dell'impianto di coltivazione, è possibile ridurre i costi e migliorare la sostenibilità del sistema come ad esempio le acque reflue possono essere purificate dalle alghe e i nutrienti riciclati per altri cicli di crescita.
- Aumentare l'autonomia energetica
I sistemi di coltivazione delle alghe hanno bisogno di energia per pompare acqua e nutrienti e per l'illuminazione, utilizzando fonti di energia rinnovabile come pannelli solari e turbine eoliche, gli impianti possono produrre il proprio fabbisogno energetico e aumentare l'autonomia.
Questo processo produttivo li rende più sostenibili ed economici.
- Ridurre i costi di produzione
Per poter davvero riuscire a ridurre i costi di produzione delle alghe, è necessario continuare a lavorare per ridurre quei costi complessivi previsti per una coltivazione su larga scala, rendendo l'intero processo produttivo più efficiente e automatizzato.
Per raggiungere tale obiettivo sarà necessario includere miglioramenti nella progettazione degli stessi bioreattori, cosi come nei sistemi di raccolta e lavorazione delle alghe associato all'utilizzo dei sottoprodotti.
Riducendo i costi e ottimizzando tempi e modi della produzione di alghe, quest'ultima diventerà più competitiva rispetto alle alternative, sempre meno promettenti e sempre più onerose in termini economici.
Come recuperare e riciclare nutrienti dall'impianto di coltivazione di alghe
L'obiettivo del recupero e del riciclaggio dei nutrienti all'interno di un impianto di coltivazione di alghe è quello di minimizzare gli sprechi, ridurre i costi e migliorare l'efficienza della produzione.
Si conoscono diverse tecniche e strategie che possono essere utilizzate per raggiungere questo obiettivo, tra cui:
- Sfruttamento dei sistemi chiusi:
i sistemi chiusi sono progettati per recuperare e riciclare i nutrienti all'interno dell'impianto di coltivazione di alghe.
In questo tipo di sistema, l'acqua di coltura e i nutrienti vengono continuamente ricircolati attraverso un sistema di filtraggio e trattamento per rimuovere impurità e mantenere la qualità dell'acqua. - Utilizzo di fertilizzanti naturali:
L'utilizzo di fertilizzanti naturali può essere molto utile per fornire nutrienti alle alghe.
Un esempio sono i rifiuti organici che possono essere riciclati e quindi utilizzati come fertilizzanti per fornire una fonte di nutrienti per le alghe. - Tecniche di coltivazione in cascata:
le tecniche di coltivazione in cascata prevedono l'utilizzo di diversi tipi di alghe in sequenza per sfruttare i nutrienti rimasti nel sistema di coltivazione.
Questo approccio consente di massimizzare l'utilizzo dei nutrienti e di minimizzare gli sprechi. - Tecniche di filtraggio avanzate:
le tecniche di filtraggio avanzate possono essere utilizzate per rimuovere i nutrienti in eccesso dall'acqua di coltura e riciclarli in altri processi di coltivazione di alghe. - Tecniche di digestione anaerobica:
la digestione anaerobica viene utilizzata per convertire i rifiuti organici in biogas, che può essere utilizzato come fonte di energia per alimentare l'impianto di coltivazione di alghe.
Conclusioni
Esistono molte tecniche e strategie per recuperare e riciclare i nutrienti all'interno di un impianto di coltivazione di alghe.
L'obiettivo è quello di massimizzare l'efficienza della produzione e ridurre gli sprechi, migliorando al contempo la sostenibilità dell'intero processo produttivo.
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