Produzione di lipidi dalla microalga acidofila Tetradesmus sp. M42 e valorizzazione dei materiali di scarto per lo sviluppo sostenibile

Le microalghe possono fornire nuovi prodotti alternativi a quelli di sintesi chimica e contribuire al raggiungimento degli Obiettivi per lo Sviluppo Sostenibile (SDG) fissati dall’Agenda 2030 delle Nazioni Unite: acqua pulita e servizi igienico-sanitari (SDG 6), energia pulita e accessibile (SDG 7), lotta contro il cambiamento climatico (SDG 13) e vita sott’acqua (SDG 14) tramite lo sviluppo di processi di produzione con “zero rifiuti”. Per contribuire con nuove soluzioni biotecnologiche agli SDG e a supporto dei processi che favoriscano l’economia circolare, il presente lavoro di ricerca si propone di: 1) isolare nuovi ceppi di microalghe produttrici di lipidi, 2) caratterizzare chimicamente i prodotti e prospettare il loro impiego in applicazioni biotecnologiche mediche e in acquacoltura e 3) esplorare il potenziale riutilizzo dei materiali di scarto (biomassa esausta e terreno di coltura esausto). In questo studio, il nuovo ceppo acidofilo Tetradesmus sp M42 è stato selezionato per la sua elevata capacità di produrre biomassa e lipidi. Dopo l’ottimizzazione delle condizioni di crescita, la resa lipidica è stata del 50% rispetto alla biomassa essiccata, circa tre volte superiore a quella ottenuta dalla biomassa in condizioni non ottimizzate. A condizioni di temperatura e pH ottimali il profilo degli acidi grassi, costituito prevalentemente da acidi grassi saturi (acido palmitico), monoinsaturi (acido oleico) e polinsaturi (acido linolelaidico), è risultato idoneo alla produzione di biodiesel (cetane number pari a 61). L’estratto lipidico ottenuto in condizioni nutrizionali ottimali, costituito maggiormente da acidi grassi monoinsaturi (acido oleico), polinsaturi (acido linolelaidico) e saturi (acido palmitico), per la sua biocompatibilità con le cellule umane, potrebbe essere usato in ambito nutraceutico, cosmeceutico e bio-medicale. Dopo l’estrazione dei lipidi, la biomassa esausta (BE) è stata valutata per le sue capacità di adsorbire e detossificare le soluzioni acquose di coloranti sintetici, Blu di metilene (BM), Cristal Violetto (CV) e Rosso Congo (RC). La rimozione dei coloranti testati da parte della BE era dose dipendente, con la massima efficacia alla concentrazione di 2,5 g/L, a pH 9. La cinetica di rimozione dei tre coloranti ha seguito un andamento iperbolico, e da tale modello è stato possibile ricavare i tempi di trattamento con la BE: 1,3h per la rimozione del BM (62%), 1,7h per quella del CV (80%), mentre occorrono 5,5h per rimuovere il RC (61%). Il trattamento con la BE ha ridotto significativamente la tossicità sia acuta che cronica, valutate rispettivamente mediante il test di inibizione della bioluminescenza e della vitalità della diatomea Phaeodactylum tricornutum, delle soluzioni di BM e CV. Allo scopo di ricercare prodotti con attività biologica, il terreno esausto concentrato (TE), contenente nutrienti residui e metaboliti extracellulari, è stato utilizzato per valutare l’attività antibatterica contro patogeni per l’uomo e i pesci (Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Staphylococcus aureus ATCC 29213, Photobacterium damselae subsp. piscicida, Vibrio harveyi, V. parahaemolyticus), mediante la tecnica di diffusione in agar. Il TE concentrato (6 mg/dischetto) ha mostrato la capacità di inibire la crescita di P. aeruginosa e Ph. damselae subsp. piscicida e V. parahaemolyticus, indicando un possibile utilizzo in ambito medico e in acquacoltura. La modulazione delle diverse condizioni colturali ha consentito di ottenere lipidi utili per la produzione biodiesel, additivi nei prodotti nutraceutici e cosmeceutici. La biomassa esausta, quale bioadsorbente, potrebbe essere utile nella bioremediation di ambienti acquatici contaminati da coloranti sintetici. Infine, il terreno esausto potrebbe rappresentare una risorsa di nuove biomolecole utili nel contrastare batteri patogeni dell’uomo e dei pesci. La produzione di lipidi ad alto valore aggiunto e la possibilità di sfruttare i materiali di scarto rende l’intero processo, in un’ottica di economia circolare, potenzialmente sostenibile sia in termini economici che ecologici.