Biomasa wytwarzana z alg – nowe zastosowania na potrzeby produkcji żywności, pasz i paliw
SOLENALGAE (Improving photosynthetic solar energy conversion in microalgal cultures for the production of biofuels and high value products), projekt finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN), miał na celu zbadanie, w jaki sposób można udoskonalić produkcję biomasy z mikroalg poprzez usprawnienie procesu konwersji energii światła do biomasy. „Podobnie do organizmów syntetyzujących światło, mikroalgi oferują ogromne możliwości w zakresie zrównoważonej produkcji biomasy i w odróżnieniu od innych źródeł biomasy nie konkurują z uprawami rolnymi o gleby orne. Ponadto mikroalgi absorbują dwutlenek węgla, zmniejszając tym samym emisję CO2, a także odzyskują składniki odżywcze ze ścieków”, wyjaśnia Matteo Ballottari, profesor nadzwyczajny na wydziale fizjologii roślin Uniwersytetu w Weronie oraz główny badacz projektu SOLENALGAE. Aby móc jednak w pełni wykorzystać ten potencjał, produktywność procesu fotosyntezy alg wymaga istotnego wsparcia. Obserwowany u mikroalg mechanizm przekształcania światła w biomasę, którego naturalna ewolucja umożliwiła tym organizmom przetrwanie, nie dostarcza wystarczającej ilości tego materiału, aby można go było wykorzystać do celów przemysłowych. Zespół projektu SOLENALGAE postanowił zbadać podstawy molekularne procesu fotosyntezy i przetestować różne strategie mające pomóc w pokonaniu jego dotychczasowych ograniczeń. Uczeni z powodzeniem opracowali szczepy mikroalg o ulepszonej wydajności procesu fotosyntezy, zwiększając tym samym produktywność biomasy o 30 %.
Korzyści dla zdrowia ludzi
Badacze odkryli ponadto metodę wytwarzania jednego z najsilniejszych antyoksydantów, jakie istnieją w przyrodzie. Opracowali nowy proces (na którym skupiał się wcześniejszy finansowany przez ERBN projekt koncepcyjny ASTAOMEGA) wytwarzania astaksantyny i kwasu omega-3 z alg morskich, będący w trakcie procesu patentowego. „Astaksantyna jest cząsteczką, na którą zapotrzebowanie na rynku jest ogromne, szczególnie jako składnik pasz dla zwierząt lub nutraceutyków do stosowania u ludzi. Jej szacunkowa cena wynosi nawet kilka tysięcy euro za kilogram”, mówi Ballottari. „To oznacza, że mikroalgi mogłyby być wykorzystywane na skalę przemysłową w ramach technologii zrównoważonego wytwarzania nowej żywności i produktów o wysokiej wartości dla zdrowia ludzi, takich jak antyoksydanty, kwas omega-3, a nawet leki i szczepionki”. Aby tak się stało, konieczne będzie opracowanie procedur przemysłowych dotyczących uprawy tych organizmów, co będzie się jednak wiązało z wysokimi kosztami. Ale, jak zauważa Ballottari, ma to też swoje dobre strony. „Większa produktywność biomasy i lipidów oraz rozwój wysokowartościowych produktów otrzymanych w trakcie naszego projektu, takich jak astaksantyna, przyczyni się do zmniejszenia nierównowagi pomiędzy kosztami a wartością rynkową zastosowań mikroalg”.
Nowa nadzieja na ekologiczne biopaliwa
Potencjalne zastosowanie mikroalg do produkcji biopaliw stanowi kolejny ważny aspekt projektu SOLENALGAE. Oprócz zwiększenia produktywności biomasy, zespół projektu opracował również szczepy alg morskich o zwiększonej do nawet 80 % zawartości lipidów, makrocząsteczek o kluczowym znaczeniu dla produkcji biopaliwa. Uczeni zaproponowali również nowy sposób zmniejszania kosztów uprawy mikroalg poprzez recykling składników odżywczych ze ścieków, zwiększając jeszcze bardziej produktywność lipidów. Ballottari zwraca jednak uwagę, że produkcja biopaliw pozostaje największym wyzwaniem, jeżeli chodzi o zastosowanie mikroalg. „Należy zauważyć, że zapewnienie zrównoważonego charakteru procesu wytwarzania biopaliw na bazie mikroalg wciąż wymaga pracy, w tym połączenia nowoczesnych zastosowań z zakresu biotechnologii z projektowaniem procesów za pomocą inteligentnych rozwiązań inżynieryjnych”. Patrząc w przyszłość, Ballottari mówi, że zespół jest już blisko wprowadzenia swojej technologii na rynek. Aktualnie trwają negocjacje pomiędzy Uniwersytetem w Weronie a kilkoma prywatnymi firmami, których celem jest stworzenie dedykowanego projektowi start-upu. Aby móc w pełni zbadać potencjał mikroalg jako biomasy i biopaliwa, Ballottari stara się również nawiązać współpracę międzynarodową poświęconą temu zagadnieniu. „Środki ERBN umożliwiły nam rozwinięcie trwałej sieci naukowej zrzeszającej inne laboratoria w Europie, Stanach Zjednoczonych i Azji. Mam w planach wzmocnienie tej współpracy i prowadzenie badań na wysokim poziomie naukowym. Będą się one koncentrowały w szczególności na rozwoju mikroalg jako składników nowej żywności, przyczyniając się do wdrażania zrównoważonych i zdrowych metod żywienia ludzi”.
Słowa kluczowe
SOLENALGAE, mikroalgi, biopaliwa, biomasa, antyoksydant, astaksantyna, nutraceutyk, nowa żywność, produkty o wysokiej wartości
