Microalghe e bioraffineria: il mondo agricolo si trasforma A. Idà1 B. Menin2 D. Rossi3 P. Mariani3 F. Adani1 1 Gruppo Ricicla Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali Università degli Studi di Milano, via G. Celoria 2, Milano, Italy; 2 Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze Università degli Studi di Milano Bicocca, p.zza della Scienza 2, 20126 Milano, Italy; 3 Gruppo Genomica Funzionale, Parco Tecnologico Padano, Via A. Einstein, Loc.Cascina Codazza, 26900 Lodi, Italy Il sistema agro-industriale italiano è uno dei più evoluti fra quelli dell’Unione Europea con una grande capacità produttiva certificata e di qualità, nonché dalla naturale propensione all’innovazione ed all’integrazione delle nuove tecnologie nei sistemi agricoli, come la produzione di biogas. A latere di ciò, una problematica derivante da questo sistema industriale è rappresentato dalle acque di scarico, identificabili come reflui e/o digestati che necessitano di essere trattate per poter essere smaltite. Tale trattamento costituisce una voce di costo significativa per l’industria agricola poiché si stima che il volume di acque di scarico prodotto annualmente corrisponda a 200 milioni di metri cubi (EUROSTAT 2014). Tali scarti rappresentano, tuttavia, anche una ricca fonte di carbonio e di macro e micro nutrienti che possono essere recuperati nell’ottica di un processo economicamente vantaggioso per la produzione di biomasse, quali ad esempio le microalghe. Perché le microalghe Le microalghe sono organismi unicellulari con una spiccata velocità di crescita rispetto alle piante superiori che hanno recentemente attratto un grande interesse per il loro elevato potenziale in termini di produzione di composti ad alto valore aggiunto (es. antiossidanti, proteine e acidi grassi poli-insaturi), i quali trovano impiego in diversi settori produttivi: nutraceutico, farmaceutico, alimentare e cosmetico. Le microalghe offrono, inoltre, una possibile risposta ai problemi di trattamento delle acque di scarico, in quanto sono in grado di utilizzare il carbonio presente nei reflui, fissarlo e trasformarlo in biomassa. Ciò rappresenta un sistema innovativo di risanamento ambientale e produzione di metaboliti ad alto valore aggiunto in una logica di bioraffineria. pavlova tricornutum Messa a punto di un sistema di coltivazione a basso costo di microalghe Lo studio in oggetto si pone come obbiettivo la caratterizzazione della produttività di quattro differenti ceppi algali, scelti per il loro interesse commerciale: Chlorella Spp., Arthrospira platensis (spirulina), Phaedactilum tricornutum e Pavlova lutherii. I dati prodotti in questo studio permetteranno la messa a punto di un sistema di coltivazione a basso costo di microalghe che si integra nella filiera agro-zootecnica sfruttandone i prodotti di scarto. L’analisi biochimica e molecolare della risposta fisiologica dei diversi ceppi, tramite la registrazione di dati di crescita in diverse condizioni di coltura, e alla registrazione dei cambiamenti fisiologici tramite un’istantanea molecolare, permetterà di identificare i complessi meccanismi che stanno alla base dell’accumulo di molecole di interesse commerciale e che permettono a tali micro-organismi di vivere e proliferare in matrici complesse. Il lavoro sperimentale si articola in tre fasi principali: (1) monitoraggio della crescita dei ceppi algali in diverse condizioni, identificate come: crescita su terreno sintetico, induzione di accumulo da stress nutritivo, crescita su refluo, induzione di stress nutritivo su refluo; (2) analisi molecolari di genomica e trascrittomica comparativa e (3) caratterizzazione chimica dei prodotti metabolici di interesse. Lo studio qui descritto è realizzato all'interno del progetto BIOREFILL finanziato da Regione Lombardia e Fondazione Cariplo. Monitoraggio della crescita dei ceppi algali in diverse condizioni di coltura 1 Analisi Dati 2 Analisi di genomica e trascrittomica comparativa Illumina NGS: DNA-seq e RNA-seq Estrazione e quantificazione del DNA e RNA 3 Caratterizzazione chimica dei prodotti metabolici di interesse Innovazione tecnologica