Dall’Università di Turku arriva un innovativo modo per la produzione di bio-idrogeno dal processo di fotosintesi delle alghe verdi, senza esporre quest’ultime a ulteriori carenze nutrizionali.

Attraverso la fotosintesi, le alghe verdi sfruttano l’energia solare raccolta per dividere l’acqua, rilasciare ossigeno nell’atmosfera e produrre biomassa. Esse, inoltre, sono anche biocatalizzatori efficienti: possono trasformare l’energia solare e il biossido di carbonio direttamente in diversi composti di valore, come vitamine, antiossidanti, polimeri e carboidrati.

La ricerca è stata finanziata da Kone Foundation e NordAqua Nordic Center of Excellence del programma NordForsk Bioeconomy. Il progetto fa parte del Centro di eccellenza in biologia molecolare finanziato dall’Accademia di Finlandia e guidato dall’Academy of Science Eva-Mari Aro dell’Università di Turku.

Dalle alghe verdi all’idrogeno

L’idrogeno molecolare (H2) è un vettore energetico ideale per un’economia sostenibile a basse emissioni di carbonio. L’alga verde unicellulare Chlamydomonas reinhardtii è in grado di produrre H2 dividendo l’acqua con l’energia della luce solare. La fotoproduzione di H2 nelle cellule algali è guidata dagli enzimi [FeFe]-idrogenasi. Essi interagiscono con la catena di trasporto di elettroni fotosintetici. Essi collegano così la reazione di scissione dell’acqua alla riduzione di protoni a H2. Poiché [FeFe]-idrogenasi è estremamente sensibile all’ossigeno (O2), la fotoproduzione di H2 nelle alghe verdi è difficile da sostenere a causa del rilascio simultaneo di O2 prodotto dalla stessa fotosintesi.

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Processo di fotosintesi dell’alga verde C. reinhardtii, con la produzione di idrogeno molecolare.
pubs.rsc.org

Questo è il punto di partenza della ricerca. Essa ha esaminato un protocollo per sostenere un’efficiente fotoproduzione di H2 nelle alghe sotto un treno di forti impulsi luminosi interrotto da fasi più lunghe di oscurità o bassa retroilluminazione. Questo nuovo protocollo rappresenta un modo per reindirizzare il flusso di elettroni fotosintetici all’idrogenasi per evitare la fissazione di CO2 e la formazione di biomassa, aumentando così la resa complessiva di fotoproduzione di H2.

“Lo studio apre nuove possibilità per la costruzione di efficienti fabbriche di cellule viventi per la produzione di biocarburanti e sostanze chimiche diverse direttamente dalla luce solare, dal biossido di carbonio e dall’acqua. La ricerca fornisce importanti informazioni su come evitare di “sprecare” energia a energia solare nella produzione di biomassa e su come applicare questa energia direttamente per la produzione di bio-prodotti utili”

Allahverdiyeva-Rinne, Professore di Biologia Vegetale Molecolare dell’Università di Turku

Un punto di partenza

Il nuovo metodo sviluppato dai ricercatori è prezioso sia per la ricerca di base della fotosintesi delle alghe sia per il lavoro di ricerca e sviluppo del settore industriale nella produzione di nuove tecnologie per la produzione su larga scala di biocarburanti a emissioni zero.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Energy & Environmental Science.