Microalghe: quanto ne sappiamo? Scientificamente, insieme ai cianobatteri, sono organismi unicellulari fotoautrotofi: con una suggestiva immagine, si può dire che si nutrono di luce; più tecnicamente, attraverso il sole sintetizzano gli zuccheri e l’energia necessaria alla vita nei mari, fiumi e laghi. Le loro microscopiche dimensioni sono inversamente proporzionali agli interessi applicativi, grazie alle sostenibilissime doti: dall’uso in acquacoltura a quello nutraceutico, farmaceutico, bioenergetico, ambientale.

Alla faccia delle carote, è la spirulina l’alimento più ricco in assoluto di β carotene, con un apporto dieci volte superiore a quello delle croccanti radici arancioni. La chlorella è – come peraltro la precedente – fonte di proteine e amminoacidi essenziali, la dunaliella vanta pure elevate concentrazioni di carotenoidi e l’haematococcus contiene astaxantina, ad altissimo potere antiossidante.

L’Associazione Italiana per lo Studio e le Applicazioni delle Microalghe

Alberto Bertucco, ingegnere chimico e professore ordinario di Impianti chimici alla facoltà di Ingegneria dell’Università degli studi di Padova, è vicepresidente di AISAM e in ateneo dirige il centro studi di economia e tecnica dell’energia “Giorgio Levi Cases”. «Quella ambientale – spiega – è un’emergenza annunciata: dobbiamo continuare ad impegnarci per ridurla, dobbiamo terminare di consumare combustibili fossili, ovvero emissioni CO2 in atmosfera, ovvero riscaldamento globale, e, in alternativa, sfruttare le energie rinnovabili. Il centro interdipartimentale “Levi Cases” si occupa proprio di ricerca scientifica e tecnologica delle fonti di energia, della loro trasformazione, distribuzione e utilizzo finale».

Tra i vari laboratori del centro, c’è anche quello che ospita i fotobioreattori per la coltivazione delle microalghe, definite da Bertucco «esempio di piccole fabbriche biologiche». Di esse, forse la più nota è la spirulina, utilizzata come integratore alimentare, ma ben più ampio è lo spettro delle potenzialità e la prima dote riporta a quanto sopra, riguardo la necessità di ridurre le emissioni: «Ogni kg di microalghe “mangia” 2 kg di CO2, utilizzata con l’energia radiante del sole per produrre zuccheri – per il proprio metabolismo – ed ossigeno, che in parte viene usato nella respirazione ed in parte rilasciato all’esterno».

La capacità di assorbimento di CO2 atmosferica è interessante proprio al fine della produzione di biocombustibili (etanolo, metano), ma la parte di biomassa residua post-estrazione dell’olio può essere utilizzata anche per la produzione di fertilizzante organico o bruciato per generare energia.

Un altro uso virtuoso, proprio in quanto entra in un ulteriore ambito di riciclo, è nella depurazione di reflui civili e agro-zootecnici, mentre delle opportunità alimentari si è già accennato a proposito della spirulina. Microalghe di varie specie sono già sul mercato in integratori alimentari, mangimi, pigmenti, acidi grassi ω3, biomasse e trovano impiego anche nell’industria farmaceutica, e cosmetica.

Scientificamente, insieme ai cianobatteri, esse sono organismi unicellulari fotoautrotofi e la coltivazione industriale avviene con tecniche diverse, a seconda della specie e delle applicazioni. «Le microalghe sono composte essenzialmente di zuccheri, proteine e lipidi: per l’operatività possiamo variare questa composizione e ricavare fertilizzanti, pigmenti alimentari… ci sono varie potenzialità. Come crescono? In vasca o fotobioreattore, con acqua e nutrienti (azoto e fosforo, e si possono utilizzare anche acque reflue). Importante anche la fonte di luce (led): conoscendo lo spettro di assorbimento delle microalghe, si va a “giocare” con led opportuni».

Eleonora Sforza, ricercatrice al dipartimento di Ingegneria industriale dell’Università patavina, membro del comitato scientifico AISAM e del team guidato da Bertucco al PARLab-microalghe@DII del Levi Cases, approfondisce gli aspetti più “quotidiani” collegati alle microalghe, partendo dalle due specie con le caratteristiche più favorevoli all’utilizzo nel settore nutraceutico, la spirulina e la chlorella, grazie al loro elevato contenuto proteico, «circa il 60-65% della massa secca, portando l’esempio della spirulina; queste due specie trovano ottima collocazione nel settore food, sia per il valore proteico, sia per la sostenibilità».

Il mondo della ricerca in questo ambito è molto vivace

Oltre alle potenzialità alimentari, sono sotto indagine anche quelle sul possibile controllo dell’ipertensione, grazie ad una molecola della spirulina che avrebbe notevoli proprietà vasodilatatrici. Da dove arrivano le microalghe? «La produzione maggiore si ha in Oriente, ma, poiché il consumatore è sempre più attento alla provenienza, si sta sviluppando una consistente produzione europea; la Fédération des Spiruliniers de France raggruppa un centinaio di produttori ben organizzati, ma anche in Italia ci stiamo muovendo. In questa direzione, molto sta facendo AISAM a livello di regolamentazione, ad esempio lavorando sulla certificazione bio per la produzione di spirulina, in stretto contatto con EABA/European Algae Biomass Association».

Commestibili e salutari, ma non finiscono qui le sorprese delle microalghe. «I vantaggi – continua Sforza – dal punto di vista ambientale sono molteplici, essendo molto utili anche in agricoltura come biofertilizzanti e biostimolanti. Addizionare alghe ai terreni coltivabili aumenta la qualità del suolo e le performances di crescita delle piante, sia dal punto di vista della germinazione, che della resa delle coltivazioni. A tal proposito, penso all’azolla, una piccola felce acquatica galleggiante che usa in Oriente nelle coltivazioni di riso, sfruttando la sua simbiosi con un cianobatterio in grado di fissare l’azoto atmosferico». Non meno interessante il ruolo delle alghe nella depurazione: «una grande risorsa, poiché possono rimuovere dalle acque reflue l’azoto ed il fosforo inquinanti, incamerandoli nella loro biomassa, utilizzata poi come fertilizzante agricolo. Sono perfetti tasselli per un’economia circolare».

Costi e tempi di coltivazione?

«Dipendono dal target: a seconda dello scopo si adattano i processi produttivi; quello alimentare, ad esempio, dovendo rispettare i parametri della qualità, è molto controllato e dunque anche più costoso. L’effetto di scala è ancora difficile da considerare: quando si entra nel mercato con una tecnologia nuova, tutto è da inventare, dunque spese e investimenti sono superiori rispetto a quelli di un meccanismo già ingranato. Ci attendiamo, tuttavia, una riduzione dei costi nel tempo. Sulle tempistiche relative alla fase di depurazione siamo a progetti pilota, in atto per dimostrarne la fattibilità, però non ancora pronti per una applicazione commerciale consolidata».

Tempi di crescita: «Le alghe sono più lente rispetto ai batteri, diciamo che un’alga raddoppia la sua massa in poco meno di un giorno; tuttavia non è tanto questione di quanto tempo serve, ma della produttività che si può ottenere. Non si parla solo di massa, ma anche di energia: quanta se ne riesce a catturare dal sole per trasformarla in biomassa. Non c’è, dunque, un limite temporale, bensì energetico. E c’è differenza tra coltivazione in laboratorio e all’esterno: nel primo caso, l’efficienza di utilizzazione della luce solare per la fotosintesi è più elevata che nel secondo (11 % di energia solare dentro, max 3% fuori). Una valida alternativa arriva oggi dalle luci artificiali, che aumentano in modo considerevole le percentuali; quello dei led, infatti, è un altro filone di ricerca correlato, per incrementare la produttività».