Biodiesel da scarti vegetali grazie ai lieviti oleaginosi

Le crescenti preoccupazioni per l’esaurimento delle risorse fossili e i cambiamenti climatici hanno spinto la comunità scientifica ad orientare la propria ricerca in particolare verso la scoperta e l’ottimizzazione di processi per la produzione di energie rinnovabili. Il biodiesel ottenuto dalla bioconversione di biomasse, analogamente ad altri biocarburanti, rappresenta una fonte energetica rinnovabile in quanto dalla sua combustione non viene immessa nuova CO2 in atmosfera, ma la stessa quantità assorbita dalle piante durante la loro crescita, chiudendo così il ciclo naturale del carbonio.

Attualmente il biodiesel è prodotto su scala industriale a partire dall’olio vegetale estratto da colture oleaginose (es. girasole e soia) le quali però rientrano anche nella filiera alimentare dando luogo ad un dibattito di natura etica su quale sia l’utilizzo più giusto di queste biomasse, se per scopi energetici o alimentari.

Un’alternativa agli oli vegetali, studiata negli ultimi 20 anni circa, è rappresentata dall’olio di singola cellula (“Single cell oil”, SCO). Esistono infatti particolari microrganismi, definiti oleaginosi, in grado di accumulare lipidi fino al 70-80% della loro biomassa, su base secca. Delle 1600 specie di lievito conosciute più di 40 risultano essere oleaginose. Tra queste troviamo ascomiceti come Candida, Cyberlyndnera, Geotrichum, Kodamaea, Lipomyces, Magnusiomyces, Metschnikowia, Yarrowia; e basidiomiceti come Cryptococcus (Fig.1), Leucosporidiella, Pseudozyma, Rhodosporidium, Rhodotorula.

Lo studio dei lieviti oleaginosi ha una lunga storia: la loro capacità di accumulare lipidi è nota dagli anni ‘70, ma solo negli ultimi anni l’attenzione è stata focalizzata sullo sfruttamento di SCO per la produzione di biodiesel.

Figura 1: Immagine di Cryptococcus curvatus in cui è possibile osservare mitocondri (M) e corpi lipidici (L) (Holdsworth et al. 1988)

Tali lipidi presentano una composizione e un contenuto energetico paragonabili agli oli di origine vegetale e animale, ma la loro produzione non compete con le risorse alimentari, soprattutto se si basa su fonti di carbonio a basso costo come gli zuccheri di seconda generazione ottenuti dall’idrolisi di biomasse lignocellulosiche (es. canna comune, cardo).

Inoltre, l’olio di singola cellula dei funghi ha un ciclo di processo breve e la sua produzione non è soggetta a variazioni climatiche stagionali e cicliche.

L’obiettivo futuro della ricerca sarà quello di rendere economicamente competitivo il biodiesel rispetto ai carburanti di origine fossile, contribuendo alla crescita della bioeconomia mondiale e dei processi “green” rispettosi dell’ambiente.

 

 

Nicola di Fidio

Riferimenti

  • Rossi, M., Amaretti, A., Raimondi, S., Leonardi, A. 2011. Getting Lipids for Biodiesel Production from Oleaginous Fungi. Biodiesel – Feedstocks and Processing Technologies.
  • Holdsworth, J.E., Veenhuis, M., Ratledge, C. 1988. Enzyme Activities in Oleaginous Yeasts Accumulating and Utilizing Exogenous or Endogenous Lipids. Journal of General Microbiology. 134, 2907-29 15
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Nicola Di Fidio

Nicola Di Fidio, autore di Microbiologia Italia dal 2017 (94 articoli pubblicati). Laureato in Biotecnologie Industriali e Ambientali, Dottore di Ricerca in Scienze Chimiche e dei Materiali. Ricercatore Junior in Chimica Industriale presso il Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell'Università di Pisa. Coordinatore nazionale dell'Area Tematica "Riconoscimento del Dottorato di Ricerca" presso l'Associazione Dottorandi e Dottori di Ricerca in Italia (ADI). Settori di ricerca: biotecnologie industriali, microbiologia industriale, catalisi chimica, biocatalisi, chimica verde, chemiometria, sviluppo e ottimizzazione di processi di bioraffineria, valorizzazione di biomasse agroindustriali. Progetti di ricerca: sviluppo e ottimizzazione di processi catalitici chimici e biologici per la conversione di biomasse lignocellulosiche (canna gigante, cardo, scarti dell'industria della carta) in zuccheri di seconda generazione (glucosio, xilosio, arabinosio, cellobiosio), acidi organici (acido acetico, acido levulinico, acido formico), composti furanici (5-idrossimetilfurfurale, 2-furfurale), trigliceridi e metilesteri di acidi grassi a lunga catena. Tel.: +39 3299740251 E-mail istituzionale: nicola.difidio@unipi.it Scopus Author ID: 57194336585 ResearcherID: H-2409-2016 Orcid ID: orcid.org/0000-0001-8037-6355 ResearchGate Profile: https://www.researchgate.net/profile/Nicola_Di_Fidio2

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