[ISE] Istituto per lo studio degli ecosistemi

RIFERIMENTI

Dr. Giuseppe Torzillo (Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.)

sito web dell'Istituto: www.ise.cnr.it/it/

PRINCIPALI ATTIVITA’ NEL SETTORE ENERGIA

Tra le fonti rinnovabili per eccellenza può essere inclusa la produzione di idrogeno (H2). Essa offre i seguenti vantaggi: 1) l’H2 è un eccellente energy carrier; 2) la combustione dell’H2 produce solo H2O. Alcuni ceppi della microalga Chlamydomonas reinhardtii in presenza luce rilasciano idrogeno sfruttando il processo fotosintetico e l’enzima idrogenasi (2H2O + luce = 4H2 +O2). Pertanto, la produzione fotobiologica d’idrogeno si configura come un processo pienamente sostenibile e rispettoso dell’ambiente. La sede di Firenze dell’ISE ha studiato il processo a partire dal 2004 partecipando a 3 progetti:

- IDROBIO, finanziato dal MIUR (FISR 2004-2009);

- EBH2O, finanziato dalla Regione Toscana (2006-2007),

- CYANOFACTORY (Design, construction and demonstration of solar biofuel production using novel (photo)synthetic cell factories), finanziato dall’EU (2013-2015): il progetto ha l’obiettivo di costruire ceppi altamente produttivi partendo dal cianobatterio Synechocystis PCC 6803 e sfruttando i progressi compiuti dalla biologia sintetica. Inoltre, stiamo sperimentando un nuovo disegno di fotobioreattore più efficiente per la produzione di H2. Al progetto partecipano 6 istituzioni scientifiche europee di altrettanti Paesi e due ditte high tech, una tedesca e l’altra italiana.

In particolare sono stati conseguiti i seguenti risultati.

1)   Sono stati selezionati alcuni ceppi di Chlamydomonas reinhardtii con produttività fino 15 volte superiore rispetto al wild type. Sono disponibili presso la nostra collezione 54 ceppi di Chlamydomonas reinhardtii;

2)   Sono stati sviluppati nuovi disegni di fotobioreattori per la produzione di idrogeno;

3)   E’ stata sperimentata la produzione all’aperto in fotobioreattori.

L’efficienza teorica del processo di produzione d’idrogeno è calcolata intorno al 13%, che è circa un ordine di grandezza superiore a quella attualmente ottenuta. Con una efficienza di trasformazione della luce del 5% si potrebbero ricavare in zone caratterizzate da elevate illuminazioni fino circa 280.000 m3/ha/anno. Attualmente la principale barriera da superare è rappresentata dalla elevata sensibilità dell’idrogenasi all’ossigeno.

Il CNR-ISE, è molto attivo nella selezione di ceppi di microalghe capaci di accumulare lipidi per l’estrazione di biodiesel.

INFRASTRUTTURE E STRUMENTAZIONE

L’Istituto è attrezzato per ricerche sulla produzione fotobiologica d’idrogeno e per la produzione di microalghe con alto contenuto di lipidi per l’estrazione di biodiesel. In particolare dispone:

  1. Attrezzature di laboratorio per l’isolamento, coltura e analisi biochimica dei di microalghe e cianobatteri;
  2. Fotobioreattori di vario disegno per esperimenti di produzione di idrogeno;
  3. Collezione di oltre 50 ceppi della microalga Chlamydomonas reinhardtii (D1 mutants) alcuni con elevata attività; Ceppi di Synechocystis (cianobatteri)
  4. Ceppi di microalghe con spiccata capacità di accumulo di lipidi (Nannochloropsis, Pheodactlylum, Diatomee);
  5. Photobioreattori per la produzione di idrogeno e biodiesel all’aperto
  6. Gas Cromatografi;HPLC, Fluorimetri, Oxygen monitor. Analisi elementare

TEMATICHE/SETTORI DI INTERVENTO

-        Produzione di energia da fonti rinnovabili (Produzione di idrogeno utilizzando la fotosintesi microbica partendo da acqua ed energia solare. Possibilità di utilizzazione di nutrienti da acque di scarico. Produzione di biodiesel da biomasse di microalghe).

       CNR-ISE. Immagini mostranti la produzione d’idrogeno in reattori tubolari (a sinistra, volume 50 litri) e in reattori di laboratorio (1 litro). L’idrogeno è rilasciato dalle cellule sotto forma di bollicine che si separano dalla coltura. 

      

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