Come ricavare energia dalle alghe

Ottenere energia dalle alghe poteva sembrare fantascienza soltanto qualche anno fa, mentre oggi si tratta di una realtà sempre più concreta e di un’enorme opportunità per rendere più sostenibile il nostro fabbisogno energetico.

Secondo quanto riportato nel CORDIS della Commissione Europea, uno spazio informativo dedicato alle attività europee di sviluppo e ricerca, le alghe possono essere utilizzate per la fabbricazione di un’infinità di prodotti, con la possibilità di rendere più sostenibili una serie di processi produttivi attraverso lo sviluppo della bioeconomia.

Tra le applicazioni più interessanti c’è la produzione di energia dalle alghe, un ambito in cui la ricerca sta compiendo passi da gigante per la messa a punto di tecnologie energetiche innovative e sostenibili.

Scopriamo come si crea l’energia dalle alghe, analizzando quali sono i progetti più promettenti e le potenzialità legate all’energia estratta dalle alghe.
 

Energia dalle alghe: una ricerca americana

Uno studio statunitense, portato avanti dagli scienziati dell’Università Texas A&M, sta lavorando su tecnologie all’avanguardia per migliorare l’attuale capacità di ricavare biocarburante dalle alghe.

Da diversi anni vengono realizzati progetti sui biocarburanti da alghe, tuttavia rendere questo processo economicamente sostenibile si è rivelato un’impresa estremamente complessa.

Per questo, i ricercatori della Texas A&M University hanno messo a punto dei sistemi innovativi per migliorare la coltivazione delle alghe per la produzione di biocarburante. Per farlo hanno utilizzato soluzioni di intelligenza artificiale.
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In particolare, usando un sistema di apprendimento avanzato, gli scienziati americani sono stati in grado di aumentare la produttività, un aspetto essenziale per incrementare la resa e diminuire i costi di raccolta, superando il target di 25 grammi per metro quadro definito dal Dipartimento dell’Energia statunitense e arrivando fino a 43,3 grammi per metro quadro al giorno di biomassa algale.

Per riuscirci hanno sviluppato una tecnologia di IA capace di prevedere l’irraggiamento solare, lo sviluppo e la densità delle alghe, sfruttando inoltre la coltura idroponica (l’apparato radicale rimane immerso in acqua arricchito con una specifica soluzione nutritiva) per garantire una raccolta costante e una crescita più veloce.

Queste coltivazioni vengono sperimentate in laboratorio, dopodiché una volta messo a punto il modello ottimale si passa alla coltivazione all’aperto, con la possibilità di creare processi produttivi su larga scala negli ambienti marini.

Allevamenti marini per ricavare energia dalle alghe

Novità e prospettive importanti arrivano anche dagli allevamenti marini per ricavare energia dalle alghe, un ambito in cui il Dipartimento per l’Energia degli Stati Uniti sta investendo ingenti risorse.

L’energia ricavabile dalla alghe, infatti, rappresenta una priorità per diversificare le fonti energetiche e aumentare il consumo di energia prodotta da fonti rinnovabili, per usufruire di un’alternativa ecologica rispetto ai combustibili fossili.

Uno dei progetti finanziati dal Dipartimento dell’Energia statunitense è lo studio condotto dalla Makai Ocean Engineering di Honolulu, per mettere a punto dei modelli che renderanno più semplice progettare aziende specializzate nella coltivazione delle alghe per la produzione di biofuel.

Un altro progetto è del Kampachi Farms di Kailua-Kona, incentrato sui nuovi metodi per ottimizzare la raccolta delle alghe e renderla più efficiente, economica e replicabile su larga scala.

Anche i ricercatori del Wrigley Institute dell’Università della California Meridionale hanno messo a punto un sistema in grado di migliorare la coltivazione delle alghe per il biodiesel avanzato.

In questo caso è stata utilizzata la tecnica dell’ascensore algale, con un meccanismo che solleva e lascia scivolare in profondità le alghe marine per ottimizzarne la crescita, riuscendo ad ottenere 4 volte la biomassa algale prodotta con i sistemi di coltivazione tradizionali.

Come funziona la tecnica dell’ascensore algale

Per ricavare energia dalle alghe bisogna innanzitutto coltivarle in grandi quantità. Questo processo avviene in genere in mare, ancorando le alghe a un substrato affinché possano prosperare e crescere, mantenendole a una profondità di circa 18 metri in cui la luce solare riesce a penetrare in modo ottimale.
Tuttavia, in mare a queste profondità mancano i nutrienti necessari per una crescita rigogliosa e veloce delle alghe, sostanze che invece si trovano sul fondo marino.

L'abbassamento delle alghe fino al fondo per assorbire i nutrienti quando la luce del Sole è assente, per poi riportarle in superficie in presenza dell’irraggiamento solare, permette di aumentare in modo considerevole la produttività.
 

Energia dalle alghe: i progetti futuri

I progetti futuri sono orientati proprio sull’incremento della resa delle coltivazioni di alghe, affinché i costi di produzione di biocombustibili a base di alghe possano diventare competitivi rispetto ai combustibili fossili.
Ad esempio, in Europa è stata creata l’Associazione europea per la biomassa dalle alghe (EABA, European Algae Biomass Association), proprio allo scopo di supportare i progetti orientati all’utilizzo delle alghe e delle biomasse acquatiche come energie rinnovabili.

Energia dalle alghe e intelligenza artificiale

Lo studio texano, cui abbiamo accennato all’inizio dell’articolo, sta mostrando le enormi potenzialità legate all’utilizzo dell’intelligenza artificiale nelle tecnologie verdi, in particolare per ottenere energia prodotta dalle alghe in modo efficiente, economicamente conveniente ed ecosostenibile.
L’IA può, infatti, controllare la crescita delle alghe, garantire che ricevano i nutrienti di cui hanno bisogno al momento opportuno, gestendo ogni operazione in modo ottimale attraverso modelli predittivi, l’analisi dei big data generati e l’apprendimento automatico.

In questo modo si potranno mettere a punto vere e proprie fattorie smart di alghe che si gestiscono autonomamente, in grado di produrre non solo energia ma anche alimenti, biomasse per realizzare vari prodotti di consumo (cosmetici, fertilizzanti, mangimi per animali) e perfino catturare il carbonio dall’atmosfera per contrastare l’effetto serra e il cambiamento climatico.

Soluzioni dunque utili anche per accelerare il processo di decarbonizzazione, ovvero la riduzione dell’anidride carbonica prodotta dalle attività umane e la rimozione di quella presente in atmosfera, in linea con l’obiettivo 13 dell’Agenda 2030 dell’ONU. Quest’ultimo prevede la promozione di azioni, a tutti i livelli, per combattere il cambiamento climatico, fissando, per il target UE, una riduzione del 55% delle emissioni di gas serra entro il 2030 rispetto ai livelli del 1990.

Articolo pubblicato il: 03/02/2023