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Recupero di risorse dai reflui tramite batteri fototrofi viola
Durante il suo periodo di visita al DAIS, il Prof. Joan Dosta (Università di Barcellona) ha collaborato con i ricercatori di Ca’ Foscari su un progetto innovativo dedicato alla valorizzazione dei reflui agro-industriali attraverso l’integrazione di batteri fototrofi viola (PPB) e reattori a membrana (MBR). Gli abbiamo chiesto di raccontare gli elementi principali della sua ricerca.

Da cosa nasce questo progetto e quali sfide affronta?
L’Università di Barcellona e il DAIS collaborano da molti anni. Nel progetto studiamo la combinazione di un fotobioreattore con una membrana di ultrafiltrazione per migliorare la ritenzione della biomassa e la selettività del processo. Questa configurazione consente di separare in modo completo il tempo di ritenzione idraulico da quello dei solidi, con potenziali vantaggi per la produzione di bioprodotti e la qualità dell’acqua trattata. In senso più ampio, le competenze delle due istituzioni contribuiscono allo sviluppo di bioraffinerie sostenibili.

Perché i PPB sono così promettenti?
I PPB sono fototrofi anossigenici versatili, capaci di assorbire luce nell’infrarosso e di utilizzare numerosi substrati organici e inorganici. Resistono a condizioni estreme e risultano ideali per il trattamento di reflui. Oltre a rimuovere sostanza organica e nutrienti, possono produrre bioprodotti di valore come bioidrogeno, poliidrossialcanoati (PHA) e proteine microbiche. Con un contenuto proteico fino al 60%, la biomassa PPB può rappresentare un potenziale ingrediente per mangimi senza consumo di suolo agricolo. I sottoprodotti agro-industriali sono particolarmente interessanti come fonte di carbonio e nutrienti.

Qual è il vantaggio dell’integrazione PPB–MBR?
I sistemi convenzionali basati su biomassa sospesa dipendono dalla sedimentabilità dei PPB, spesso non ottimale. L’uso di membrane di ultrafiltrazione permette una separazione solido–liquido molto più efficiente, migliorando la ritenzione della biomassa e il recupero di risorse. Anche se la filtrazione a membrana aumenta i costi operativi, questi possono essere compensati da maggiori rese in bioprodotti; la valutazione va quindi fatta caso per caso.

Quali bioprodotti si possono ottenere e con quali applicazioni?
I PPB possono essere utilizzati per produrre bioplastiche, proteine microbiche, bioidrogeno e biofertilizzanti, oltre a garantire la rimozione dei nutrienti. Un sistema PPB–MBR offre gli stessi vantaggi, con l’aggiunta di una biomassa più concentrata e di effluenti trattati di alta qualità.

Qual è l’aspetto più innovativo?
L’uso di MBR per la coltivazione dei PPB è ancora poco esplorato. Questa tecnologia può essere particolarmente utile quando le caratteristiche del refluo limitano la comunità microbica, come nei reflui ad alta salinità. Il combinato PPB–MBR permette di selezionare comunità microbiche resilienti e di aumentare la produzione di bioprodotti.

Quali sono i prossimi passi della ricerca?
Sarà importante approfondire come condizioni operative quali salinità, luce e carico organico influenzino le vie metaboliche dei PPB e la produzione dei bioprodotti. La selezione mirata di specifici percorsi metabolici potrebbe favorire l’accumulo del prodotto desiderato. Sarà inoltre fondamentale sviluppare modelli meccanicistici in grado di rappresentare la versatilità metabolica dei PPB e prevederne il comportamento, così da fornire strumenti solidi per lo sviluppo e il controllo delle tecnologie.