Produzione ecosostenibile di bioplastiche e prodotti a elevato valore aggiunto da alghe (micro e macro) (MAREA - MAterial REcovery from Algae)

Molte delle bioplastiche (BP) presenti sul mercato derivano da materiali di origine vegetale come l'amido e destrosio che provengono da mais alimentare. In Italia il suolo dedicato alle esigenze produttive delle BP a base di amido di mais e circa 2300 ettari, ma sulla base della previsione di crescita al 2020 dell'azienda produttrice di tali materiali, l'aumento in termini di ettari necessari sarebbe pari a oltre 9600 per garantirne una produzione di circa 200 mila tonnellate. E evidente che l'utilizzo di tali biomasse per la produzione di BP può entrare sempre più in conflitto con il loro tradizionale utilizzo alimentare in vista del trend in crescita del loro mercato. Tale conflittualità può essere superata promuovendo il più possibile l'uso di altre risorse naturali non ancora ampiamente sfruttate in Europa come le alghe. Le alghe possono rappresentare una potenziale fonte rinnovabile di biomassa da destinare alla produzione di BP data la loro composizione biochimica e i vantaggi che presentano: la loro coltivazione non entra in competizione con la produzione agricola destinata all'alimentazione, produttività. per unità. Di superficie (kg/ha) e velocità. di crescita superiori a quelle delle colture agrarie con minore o nessuna richiesta di fertilizzanti, elevata adattabilità. ad un ampio range di ambienti. In tale direzione si muover. il Progetto MAREA che si propone di: - sviluppare un processo integrato eco-sostenibile teso alla produzione di biocompositi a base di poliidrossialcanoati (PHA) prodotti da microalghe (cianobatteri) e Polisaccaridi Algali (PSA) estratti da macroalghe verdi, appositamente coltivate nei sistemi di acquacoltura. - produrre biocompositi termoplastici biodegradabili/compostabili a base di PHA/PSA e fibre naturali a basso costo (fibre di legno, fibre di Posidonia oceanica) per applicazioni in ambienti terrestri e marini. Cianobatteri specifici saranno utilizzati come produttori di PHA in fotobioreattori di nuova generazione alimentati con diverse acque reflue agro-industriali a basso costo, provenienti dall'industria lattiero-casearia e dell'olio d'oliva, come fonti di carbonio. Il processo biotecnologico di produzione dei PHA sarà implementato da scala lab a scala semi pilota passando da bioreattori da 4 L a un bioreattore tubolare esterno (volume di 70 L). Macroalghe verdi selezionate (clorofite), note per sintetizzare grandi quantità. di polisaccaridi solfati (fino al 54% in peso su peso secco) saranno coltivate in acquacoltura in situ ed ex situ su scala pilota sistemi. Le condizioni di coltura saranno ottimizzate per aumentarne la produttività. E offrire una fornitura continua di biomassa algale da cui estrarre i PSA. L'estrazione di PHA dalla biomassa batterica e PSA dalle macroalghe verdi verrà. Effettuata utilizzando sia solventi tradizionali sia solventi "verdi" selezionati come i liquidi ionici. Le efficienze di estrazione ottenute e la qualità. dei prodotti estratti verrà. confrontata con quella ottenuta con metodi convenzionali. I PSA estratti saranno processati con PHA commerciali e PHA estratti da alghe verdi mediante estrusione al fine di ottenere dei blend a cui aggiungere fibre lignocellulosiche naturali a basso costo per ottenere biocompositi termoplastici in forma di granuli. Le formulazioni dei biocompositi saranno ottimizzate in termini di processabilità e performance meccanica. I granuli delle formulazioni selezionate verranno processati mediante stampaggio ad iniezione per produrre vasi/supporti/piccoli contenitori per vivai terrestri e/o interventi di ripristino marino. Le fibre lignocellulosiche utilizzate sono fibre di scarto disponibili a basso costo provenienti dall'industria del legno (segatura) e fibre di Posidonia oceanica (PO), pianta acquatica endemica del Mar Mediterraneo, saranno utilizzate per produrre i biocompositi a base di PHA /PSA applicazioni terrestri e marine/dunali. In considerazione delle loro potenziali applicazioni, la biodegradabilità. dei compositi MAREA sviluppati sarà. valutata in diversi ambienti: in condizioni di compostaggio controllato e nel suolo, per i compositi e oggetti "terrestri" a base di fibre di legno, poiché il loro destino fine vite e di essere trattati in impianti di compostaggio o utilizzati in agricoltura; in acqua di mare su sedimenti marini naturali in mesocosmi e habitat di dune per il compositi a base di PO, poiché le loro potenziali applicazioni riguardano interventi di ingegneria naturale, come il ripristino dell'habitat marino (vale a dire praterie marine, coralline, alghe). Il grado di degradazione dei campioni compositi nei diversi ambienti naturali sarà. Valutata monitorando le perdite di peso e le variazioni delle prestazioni meccaniche nel tempo di provini realizzati con i biocompositi sviluppati. Sarà. condotta un'analisi dettagliata su le popolazioni microbiche (batteri, actinomiceti e funghi) in grado di degradare o ingerire i composti MAREA nel suolo, nel compost e negli ambienti marini, identificando i ceppi che degradano i polimeri mediante sequenziamento ad alto rendimento di DNA e RNA batterici e caratterizzandoli in termini di capacità. di degradazione. I saggi di citogenotossicità saranno effettuati utilizzando batteri o test cellulari per identificare potenziali componenti polimerici pericolosi o prodotti di degradazione che potrebbero causare mutazioni e degradazione del DNA delle popolazioni microbiche indigene. In questo modo, MAREA consentir. di espandere le conoscenze scientifiche non solo sugli effetti delle condizioni ambientali e dei microrganismi in natura sulle prestazioni delle bioplastiche ma anche gli effetti biologici dei loro prodotti di degradazione sulle comunità. batteriche e sugli ecosistemi costieri che rappresenteranno i loro punti di deposito "caldi".