MILANO – I composti organici presenti nei liquami domestici e nelle acque reflue industriali sono una fonte potenziale di energia e materie prime seconde, ma senza un metodo di estrazione efficiente, gli impianti di trattamento li scaricano come contaminanti.
Per riequilibrare l’equazione, i ricercatori della Università Re Juan Carlos, in Spagna, stanno tentando di trasformare questi rifiuti in una facile fonte d’idrogeno. Nello studio pubblicato su Frontiers in Energy Research, gli scienziati hanno dimostrato come i batteri viola, microrganismi fototrofi possano essere impiegati per recuperare quasi il 100% del carbonio dai reflui e generare gas idrogeno.
Energia verde dalle acque reflue
“Uno dei problemi più importanti degli attuali impianti di trattamento delle acque reflue è l’elevata emissione di carbonio – ha spiegato il Dr. Daniel Puyol, co-autore della ricerca – Il nostro processo di bioraffineria a base leggera potrebbe fornire un mezzo per raccogliere energia verde dalle acque reflue, con zero emissioni di carbonio”.
L’innovazione
Questi batteri usano l’energia della luce per eseguire vari processi metabolici cellulari, generando gas idrogeno, proteine o un tipo di poliestere biodegradabile come sottoprodotti; secondo gli scienziati costituiscono “uno strumento ideale per il recupero delle risorse dai rifiuti organici, grazie al loro metabolismo altamente diversificato”.
Quale prodotto metabolico predomini dipende essenzialmente dalle condizioni ambientali in cu si trovano i microorganismi, come l’intensità della luce, la temperatura e i tipi di sostanze organiche e nutrienti disponibili.
Il sistema bio-elettrochimico
“Il nostro gruppo manipola queste condizioni per sintonizzare il metabolismo dei batteri viola in diverse applicazioni, a seconda della fonte di rifiuti organici e delle esigenze del mercato – osserva il co-autore Professor Abraham Esteve-Núñez dell’Università di Alcalá, in Spagna – Ma ciò che è unico nel nostro approccio è l’uso di una corrente elettrica esterna per ottimizzare la produzione”.
Questo concetto – noto come “sistema bio-elettrochimico” – funziona perché le diverse vie metaboliche nei batteri viola sono collegate da un elemento comune: gli elettroni. Per esempio, è necessaria una scorta di elettroni per catturare l’energia luminosa, mentre trasformare l’azoto in ammoniaca libera elettroni in eccesso, che devono essere dissipati.
Ottimizzando il flusso di elettroni all’interno dei batteri, una corrente elettrica può delimitare questi processi e massimizzare il tasso di sintesi. Nel loro studio, il gruppo ha analizzato le condizioni ottimali per massimizzare la produzione di idrogeno scoprendo che la miscela di nutrienti che alimentava il più alto tasso di produzione del gas fosse anche in grado di ridurre al minimo la produzione di CO2.
di Alessandro Conte
30 novembre 2018
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