Optimization of Parachlorella kessleri growth under different environmental conditions for lipid production

Nella ricerca di materiali che non danneggino il pianeta, gli scienziati si stanno rivolgendo al mondo microscopico delle alghe. Queste minuscole piante monocellulari usano la luce solare per crescere e, così facendo, possono produrre oli e plastiche che potrebbero un giorno sostituire i prodotti a base di petrolio che intasano le nostre discariche e i nostri oceani. La sfida consiste nel trovare il tipo giusto di alga e l'ambiente perfetto per farle crescere rapidamente e produrre le sostanze più utili. Si tratta di regolare le condizioni — come l'acidità dell'acqua, il calore dell'aria, la durata del giorno e la quantità di anidride carbonica disponibile — proprio come un giardiniere che regola una serra per ottenere il miglior raccolto da una specifica coltura. Quando questi fattori sono bilanciati correttamente, le alghe possono diventare una fabbrica di energia sostenibile e di plastiche biodegradabili.

Un team di ricercatori in India si è concentrato recentemente su una specifica ceppo di alghe verdi chiamata Parachlorella kessleri, che hanno scoperto nel fiume Yamuna a Delhi. Volevano vedere se questa varietà locale potesse essere indotta a produrre elevate quantità di lipidi, ovvero grassi utilizzati per produrre biocarburante, e poliidrossialcanoati, o PHA, che sono plastiche biodegradabili. Per trovare la ricetta migliore per la crescita, gli scienziati hanno isolato le alghe dall'acqua del fiume e le hanno pulite da qualsiasi batterio. Successivamente, hanno fatto crescere le alghe in beute di vetro, cambiando attentamente una condizione alla volta per vedere come le minuscole cellule rispondessero. Hanno testato diversi livelli di acidità, temperature che variavano dal fresco al caldo, vari cicli di luce e oscurità e diverse concentrazioni di anidride carbonica pompata attraverso l'acqua.

Gli esperimenti hanno rivelato un chiaro insieme di condizioni in cui le alghe prosperavano. Le cellule crescevano meglio quando l'acqua era leggermente alcalina, con un pH di 8, e mantenuta a una temperatura confortevole di 25 gradi Celsius. Preferivano inoltre un giorno più lungo della notte, specificamente un ciclo di 16 ore di luce seguito da 8 ore di oscurità, e crescevano con maggiore vigore quando l'aria sopra di loro conteneva il 2 per cento di anidride carbonica. Sotto queste specifiche condizioni, le alghe hanno raggiunto la loro dimensione massima dopo 16 giorni. In questo ambiente ottimale, i ricercatori hanno scoperto che le alghe non stavano solo crescendo bene, ma stavano anche accumulando energia e componenti fondamentali per le plastiche. Le cellule essiccate contenevano il 17 per cento di lipidi e l'11 per cento di PHA in peso. Ciò significa che, da un singolo lotto di alghe coltivate in queste condizioni, gli scienziati potrebbero potenzialmente raccogliere sia combustibile che materiali plastici.

Questa scoperta è significativa perché è la prima volta che questo specifico tipo di alga, trovata nel fiume Yamuna, viene studiato e ottimizzato per la produzione di entrambi questi materiali preziosi contemporaneamente. Mentre altri studi hanno esaminato come far crescere le alghe per uno scopo singolo, questo lavoro dimostra che lo stesso lotto di cellule può servire a un duplice scopo, il che potrebbe rendere il processo di creazione di prodotti sostenibili più efficiente e meno costoso. I ricercatori hanno osservato che le alghe erano in grado di gestire un'ampia gamma di condizioni, ma la combinazione specifica di pH, temperatura, luce e anidride carbonica che hanno identificato ha prodotto la resa più elevata. Lo studio conferma che questo ceppo autoctono ha il potenziale per essere utilizzato in operazioni su larga scala, come le bioraffinerie, dove potrebbe aiutare a creare un'economia circolare trasformando scarti e luce solare in beni utili. Il lavoro pone le basi per i passi futuri, inclusi i test delle alghe in serbatoi più grandi e più controllati per vedere se questi risultati si mantengono su scala industriale.