Gli ingegneri del MIT ideano una tecnologia per prevenire le incrostazioni nei fotobioreattori per la cattura della CO2

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Le alghe coltivate in serbatoi o tubi trasparenti forniti di anidride carbonica possono convertire il gas serra in altri composti, come integratori alimentari o combustibili. Ma il processo porta ad un accumulo di alghe sulle superfici che le annebbiano e riducono l’efficienza, richiedendo laboriose procedure di pulizia ogni due settimane.

I ricercatori del MIT hanno messo a punto una tecnologia semplice ed economica che potrebbe limitare sostanzialmente questo incrostamento, consentendo potenzialmente un modo molto più efficiente ed economico di convertire i gas serra indesiderati in prodotti utili.

La chiave è rivestire i contenitori trasparenti con un materiale in grado di trattenere una carica elettrostatica e quindi applicare una tensione molto piccola a quello strato. Il sistema ha funzionato bene nei test su scala di laboratorio e, con un ulteriore sviluppo, potrebbe essere applicato alla produzione commerciale entro pochi anni.

I risultati sono stati riportati sulla rivista Advanced Functional Materials, in un articolo del neolaureato del MIT Victor Leon PhD '23, del professore di ingegneria meccanica Kripa Varanasi, dell'ex postdoc Baptiste Blanc e della studentessa universitaria Sophia Sonnert.

Non importa quanto possano essere efficaci gli sforzi per ridurre o eliminare le emissioni di carbonio, ci saranno comunque gas serra in eccesso che rimarranno nell’atmosfera per i secoli a venire, continuando a influenzare il clima globale, sottolinea Varanasi. "C'è già molta anidride carbonica lì, quindi dobbiamo considerare anche le tecnologie per le emissioni negative", dice, riferendosi ai modi per rimuovere i gas serra dall'aria o dagli oceani, o dalle loro fonti prima che vengano rilasciati nell'ambiente. l'aria in primis.

Quando le persone pensano ad approcci biologici per la riduzione del biossido di carbonio, il primo pensiero è solitamente quello di piantare o proteggere gli alberi, che sono infatti un cruciale “sink” per il carbonio atmosferico. Ma ce ne sono altri. "Le alghe marine rappresentano circa il 50% dell'anidride carbonica globale assorbita oggi sulla Terra", afferma Varanasi. Queste alghe crescono ovunque da 10 a 50 volte più rapidamente delle piante terrestri e possono essere coltivate in stagni o vasche che occupano solo un decimo dell’impronta terrestre delle piante terrestri.

Inoltre le alghe stesse possono essere un prodotto utile. "Queste alghe sono ricche di proteine, vitamine e altri nutrienti", afferma Varanasi, sottolineando che potrebbero produrre una produzione nutrizionale molto maggiore per unità di terreno utilizzato rispetto ad alcune colture agricole tradizionali.

Se collegate ai gas di scarico di una centrale elettrica a carbone o a gas, le alghe potrebbero non solo prosperare grazie all’anidride carbonica come fonte di nutrienti, ma alcune specie di microalghe potrebbero anche consumare gli ossidi di azoto e di zolfo associati presenti in queste emissioni. "Per ogni due o tre chilogrammi di CO2, si potrebbe produrre un chilogrammo di alghe, che potrebbero essere utilizzate come biocarburanti, o per produrre Omega-3, o cibo", dice Varanasi.

Gli acidi grassi Omega-3 sono un integratore alimentare ampiamente utilizzato, poiché sono una parte essenziale delle membrane cellulari e di altri tessuti ma non possono essere prodotti dall'organismo e devono essere ottenuti dal cibo. "Omega 3 è particolarmente attraente perché è anche un prodotto di valore molto più elevato", afferma Varanasi.

La maggior parte delle alghe coltivate a fini commerciali vengono coltivate in stagni poco profondi, mentre altre vengono coltivate in tubi trasparenti chiamati fotobioreattori. I tubi possono produrre rendimenti da sette a dieci volte maggiori rispetto agli stagni per una data quantità di terreno, ma devono affrontare un grosso problema: le alghe tendono ad accumularsi sulle superfici trasparenti, richiedendo frequenti arresti dell’intero sistema di produzione per la pulizia, che può impiegano tanto tempo quanto la parte produttiva del ciclo, dimezzando così la produzione complessiva e aumentando i costi operativi.