“Biodiesel da Alghe” una tecnologia di Green House

“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
Carburante dalle alghe
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Qualche tempo fa sui quotidiani e nelle
riviste scientifiche si accennava alla
produzione di biodiesel da alghe; oggi
torniamo in argomento per conoscere una
tecnologia produttiva più efficace. La Green
House sta infatti lanciando sul mercato una
tecnologia esclusiva messa a punto grazie ad
una collaborazione con il Politecnico di
Milano;
il progetto consta della
realizzazione di un impianto pilota per la
produzione di alghe con una capacità
produttiva di olio per ettaro nettamente
maggiore rispetto ad altri sistemi.
Questo vuol dire che è possibile utilizzare al
meglio lo spazio disponibile, il tutto
utilizzando poca acqua e sfruttando aree non
utilizzabili per fini agricoli.
In questo modo non si sottrae terreno
destinato all’agricoltura.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
Scenario dei biocarburanti
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Oggi l’industria del biodiesel deve far fronte ad una vera crisi ed è alla ricerca di
alternative concrete per le fonti di approvvigionamento. I produttori asiatici di olio di
palma hanno avviato progetti per la realizzazione di impianti di produzione del
biodiesel direttamente nei paesi di produzione per presidiare maggiormente la filiera.
Anche le migliori alternative all’olio vegetale, quali i derivati da cellulosa, potrebbero
richiedere diversi anni prima di svilupparsi concretamente e completamente. Il fatto
che commercialmente la raccolta di alghe per biodiesel potrebbe creare alti
rendimenti di circa 14000 litri di petrolio equivalente per ettaro su terreni poveri e
non agricoli ha fatto alzare le antenne a diversi imprenditori ed operatori della filiera
energetica.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
Dati di produttività e fattori di costo
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L’efficienza di conversione dell’energia solare in biomassa microalgale è maggiore di
quella ottenibile con le colture tradizionali: da un ettaro di girasole o di colza si
possono produrre 700-1000 kg di olio per anno, un ettaro di soia produce
annualmente qualcosa come 880 litri, la coltivazione della palma da olio produce
circa 11.500 litri mentre le colture algali, se realizzate in adeguati impianti a reattori
chiusi o fotobioreattori possono superare, nelle nostre regioni, le 20 tonnellate di olio
per ettaro e per anno ed hanno un potenziale di oltre 30 tonnellate nei paesi tropicali.
Le migliori prospettive ad oggi parlano di 60 tonnellate di olio per ettaro e per anno.
Le colture algali non competono con le colture agrarie per terreni fertili, non
richiedono pesticidi e si possono realizzare in acqua di mare, in acqua dolce e persino
in acque reflue da dove, in sinergia con i batteri associati, le microalghe prelevano i
nutrienti che riciclano in biomassa dalla quale è poi possibile ottenere mangimi
proteici o fertilizzanti oltre che biocombustibili. Le colture algali consumano grandi
quantità di CO2 (fino a due chilogrammi di CO2 per ogni chilogrammo di biomassa
algale prodotta) ottenibile, ad esempio, dai fumi di combustione delle centrali
termoelettriche o da prodotti ricchi di carbonio come la glicerina.
Attualmente la sperimentazione sta cercando di focalizzare meglio i limiti produttivi
variando il pH, la concentrazione di anidride carbonica ed altri parametri ma siamo
ancora distanti dal target price di 1 euro per kg di olio prodotto. Siamo passati da 20 a
4 euro per kg prodotto e su scala pilota dovremmo raggiungere il valore di 1,5 euro
per kg di olio prodotto.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
La scelta Green House
I vantaggi della nostra iniziativa sono:
1.
Possibilità di contenere a valori assai bassi le perdite di acqua per
evaporazione, favorendo, in questo modo, la coltura in zone con scarsa
disponibilità idrica;
2.
Buona protezione offerta contro inquinanti esterni;
3.
Sfruttamento dell’energia solare oltre che per la fotosintesi anche per
l’aumento della temperatura di coltura (effetto serra) con conseguente
aumento della velocità di crescita dei microrganismi e del periodo utile di
coltura outdoor.
4.
L’esperienza pluridecennale dei partner nell’ambito delle biotecnologie
industriali e del project management di progetti complessi di R&D nel
settore bioingegneristico e delle applicazioni industriali delle
biotecnologie rappresenta un solido know-how aziendale.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
Il valore aggiunto di Green House
l’impianto pilota
A differenza della maggior parte delle società di ricerca sulle alghe per biocarburanti,
localizzate negli USA, la Green House è la prima iniziativa italiana che si accinge a
realizzare un impianto pilota per testare su scala semi industriale la scelta e la
compatibilità dei materiali, i fattori di crescita dei ceppi algali selezionati e la redditività
globale del processo.
La tendenza dell’industria delle alghe è orientata verso lo sviluppo di bioreattori chiusi
o più comunemente un insieme di tubazioni che massimizzano la luce e il flusso di
sostanze nutritive. In questo modello le alghe vengono cresciute all’interno di questo
tubo trasparente con una costante fornitura di circolazione di CO2 e altre sostanze
nutritive; il design della Green House aggiunge alcune importati peculiarità ad un
classico reattore tubolare
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
I punti di forza del bioreattore Green House
Green House ha inoltre migliorato
la tecnologia di rilevamento e
controllo della crescita delle alghe
nei bioreattori. Un sistema di
rilevamento e controllo consente
alla Green House di fornire un
ottimo supporto tecnico e di
monitoraggio remoto. Il sistema di
produzione delle alghe è anche auto
pulente quindi i tempi di fermo
impianto per manutenzione sono
ridotti al minimo garantendo anche
ottimi fattori di servizio.
Green House intende realizzare un
impianto pilota dimostrativo al fine
di testare e potenziare le condizioni
di
crescita
delle
alghe,
compatibilmente con le condizioni
climatiche locali e di selezionare
il ceppo di alghe più adatto.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
Il sistema chiuso in bioreattore della Green House è composto da un serpentino tubolare
di 360 m e 200 mm di diametro, collegato ad una stazione di pompaggio che fornisce alle
alghe acqua ed il giusto nutrimento. Una pompa raccoglie le alghe che hanno terminato il
ciclo di crescita ed un filtro separa l’acqua, da riciclare, dalle alghe da cui bisogna estrarre
l’olio.
Per effettuare l’estrazione occorre utilizzare un solvente; il residuo secco è costituito da
una sostanza ricca in proteine vegetali e zuccheri perfettamente utilizzabile come concime
per le coltivazioni o come mangime per la zootecnia.
L’olio vegetale una volta separato dal solvente viene centrifugato per raggiungere la
qualità desiderata.
Quanto costa un impianto pilota? Circa 1,7 M€.
Un impianto pilota in esercizio produce circa 2-3 Kg di peso secco di biomassa da alghe al
giorno. XXX prevede rese di 10-15 tonnellate al giorno dopo 4-5 mesi di monitoraggio ed
ottimizzazione del ceppo di alghe. Per ulteriori informazioni la XXX ha realizzato
un’analisi di convenienza della produzione di alghe per olio da biodiesel.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
Obiettivi della sperimentazione
Gli obiettivi della sperimentazione sul modulo industriale possono essere così
evidenziati:
• Volume di coltura di circa 12.000 litri.
• Concentrazione di coltura superiore al 15% del volume utile del bioreattore.
• Produttività giornaliera elevata (0.6 – 0.8 gr/sostanza secca/litro/giorno) sia in
condizioni di luce continua che in alternanza luce/buio.
• Sperimentazione di ceppi di microalghe che contengano il 40 - 60% di lipidi
trasformabili in biodiesel con rendimenti superiori al 90%.
• Sperimentazione, già in avanzata fase di realizzazione da parte di Green House, di
nuovi sistemi di illuminazione a basso consumo energetico ottenibili da fonti
rinnovabili.
• Sperimentazione di processi di alimentazione e termostatazione delle colture con
acque di processo e/o reflui termici gassosi.
• Massimizzazione dell’utilizzo di reflui liquidi ad elevato contenuto di anidride
carbonica - in modo da verificare valori di fissaggio di 2,4-2,5 kg di alimento per kg di
biomassa prodotta.
• Valutazione di costi di realizzazione, gestione e trasformazione.
• Scaling-up dell’impianto industriale su base di un ettaro di superficie.
• Valutazione dei risultati tecnologici e realizzazione layout industriale, su base ettaro,
di un impianto integrato per la produzione di biomassa, estrazione olio e produzione
biodiesel, recupero energetico con digestione anaerobica sulle biomasse residue.
• Analisi costi/benefici dell’impianto industriale.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
L’impianto industriale
I costi di realizzazione per un impianto produttivo di grossa portata (200.000 ton di olio
anno) sono compresi in un range da 50 a 70 milioni di euro. Secondo il presidente di
Green House: “Abbiamo 2 anni di esperienza e la tecnologia; la produzione è
effettivamente praticabile e remunera il capitale investito con un pay-back di 5-7 anni.
E’ necessario tuttavia disporre dei dati climatici
ed ambientali del sito di produzione.
Infatti la produttività dipende da fattori quali
temperatura
dell’aria,
condizioni
di
irraggiamento solare, presenza di agenti tossici
presenti nell’acqua. L’impianto pilota deve
indagare su di un’ampia gamma di ceppi di
alghe e su variabili condizioni di crescita.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
I prodotti potenziali
L’olio vegetale rappresenta sicuramente il prodotto più interessante della coltivazione delle
alghe nei fotobioreattori ma il prodotto alghe offre altre interessanti potenzialità.
Si possono infatti produrre anche:
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Integratori Dietetici: Farina di alghe come ingrediente ed integratore nei prodotti per
l’industria alimentare.
Terapeutici Diagnostici: Produzione di acidi grassi poliinsaturi ad elevato valore
fisiologico (es. EPA, DHA ecc.), integratori proteici e vitaminici, composti ad elevato
valore nutrizionale, principi attivi ad azione anticancerogena e per la produzione di
diagnostici avanzati (es. ficobiliproteine per la realizzazione di biosensori, ecc.).
Pigmenti: b-carotene come colorante alimentare ed integratore dietetico (provitamina
A). xantofille, ficobiline nei diagnostici, in cosmetica e come reagenti analitici.
Fonti di Fine Chemical: Glicerolo usato negli alimenti, nei cibi, nelle bevande, in
cosmetica, in farmaceutica. Acidi grassi, lipidi, cere, steroli, idrocarburi, amminoacidi,
enzimi e vitamine naturali (C, E, provitamina A). Polisaccaridi come gomme in grado
di aumentare la viscosità e gli scambi ionici.
Biocarburanti: Idrocarburi a catena lunga e lipidi esterificati come olio combustibile.
Idrogeno, biogas.
Mangimi: Produzione di ceppi microalgali per avannotteria e produzione di molluschi
bivalvi, produzione di integratori e pigmenti (es. astaxantina, ecc.); integratori ad uso
mangimistico.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
Tabella dati economici
impianto industriale da 200 Mton/anno di olio
Margine di contribuzione sui variabili 22%
Ritorno dall’investimento 1 5%
Costo dell’investimento 50-70 M€.
Pay back 5-7 anni
Cash flow 54 M€
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House
La scelta strategica
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L’iniziativa Green House permette
di
rendere
economica
una
tecnologia dal valore strategico
elevato;
partecipare
implica
condividere la determinazione dei
soci fondatori di dar vita ad una
società
di biotecnologie foto
sintetiche in grado di sviluppare,
ingegnerizzare,
costruire
e
condurre
impianti
a
scala
industriale per la produzione di
microalghe a fini energetici.
“Biodiesel da Alghe”
una tecnologia di Green House