Giovanna FERRARI | Progetti

ESTRAZIONE ASSISTITA DA TECNOLOGIE INNOVATIVE DI COMPOSTI AD ALTO VALORE AGGIUNTO DA MICROALGHE

L’attività di ricerca proposta verte sul concetto di bioraffineria applicato al recupero di composti ad alto valore aggiunto da biomasse microlgali mediante l’applicazione di tecniche innovative (PEF, HPH) di disintegrazione cellulare. L’attività di ricerca si articolerà in tre fasi. Fase 1: La sperimentazione sarà indirizzata ad uno studio sistematico delle principali variabili di processo sul grado di disintegrazione cellulare di diverse specie algali attraverso un’indagine microscopica (SEM), misure di conducibilità elettrica e determinazione della distribuzione di dimensioni (laser diffraction). Per il trattamento PEF saranno studiati: • Effetto dell’intensità del campo elettrico, dell’energia specifica totale, della durata del singolo impulso e della temperatura di processo. Per il trattamento HPH, sarà invece studiato: • Effetto della pressione, del numero di passaggi e della temperatura di processo. I risultati di questa fase consentiranno di approfondirele conoscenze sull’effetto dei diversi fattori critici di processo sul meccanismo di disintegrazione cellulare e serviranno per identificare l’intervallo delle condizioni operative entro cui è possibile osservare un effetto significativo derivante dall’utilizzo delle due tecnologie per il pretrattamento della biomassa. Fase 2: La seconda fase della ricerca, sarà mirata allo studio sistematico delle condizioni di processo delle fasi di post-raccolta della biomassa, di disintegrazione cellulare e di estrazione sulla resa e sulla purezza degli estratti, con particolare riguardo al recupero di proteine, carboidrati e pigmenti. Per la fase di post-raccolta sarà studiato essenzialmente l’effetto della concentrazione finale della biomassa ottenuta dopo una processo di centrifugazione. I trattamenti di disintegrazione cellulare mediante PEF o HPH verranno effettuati nelle diverse condizioni operative identificate nella fase 1. Per i trattamenti PEF sarà studiato l’effetto dell’intensità del campo elettrico, dell’energia specifica totale, della durata del singolo impulso e della temperatura di processo, mentre per i trattamenti HPH sarà studiato l’effetto della pressione, del numero di passaggi e della temperatura di processo. Infine, relativamente alla fase di estrazione con solvente dei composti di interesse, sarà studiato l’effetto del tipo di solvente, della temperatura e del tempo di estrazione. I risultati di questa fase serviranno per ottimizzare le condizioni operative delle fasi di post-raccolta ed estrazione nonché per definire le condizioni minime da applicare nei successivi trattamenti combinati PEF-HPH. Fase 3: L’ultima fase della ricerca sarà mirata a valutare la possibilità di applicare “in cascata” una tecnologia di disintegrazione cellulare “mild” (PEF) al fine di recuperare in maniera selettiva biomolecole di piccole dimensioni (proteine, pigmenti), seguita da una tecnologia di disintegrazione più distruttiva (HPH) perconsentire il recupero sia di biomolecole intracellulari di più alto peso molecolare (carboidrati) che di biomolecole (lipidi) presenti nelle membrane cellulari. Al termine di questa terza fase sarà possibile evidenziare eventuali sinergie dei trattamenti combinati e individuare le condizioni ottimali di processo in grado di massimizzare il recupero selettivo dei composti di interesse minimizzando il consumo di solvente, i tempi di estrazione ed il consumo energetico.