Martedì 24 Novembre 2015 ORE 10:00 Sala Stampa -UNICAL.

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1 Martedì 24 Novembre 2015 ORE 10:00 Sala Stampa -UNICAL PRESENTAZIONE DEI RISULTATI Progetto di un sistema energetico avanzato completo basato sulla coltura massiva di microalghe in foto-bioreattori trasparenti per la produzione, in condizioni di competitività ed eco-sostenibilità, di energia da fonte rinnovabile e di altri prodotti Ing. Catia Giovanna Lopresto, UNICAL

2 Luce Nutrienti Coltivazione microalghe Raccolta Asciug. Estrazione dei lipidi Lipidi ac. grassi Transesterificazione H 2 O CO 2 Riciclo mezzo di coltura Zuccheri e proteine BIODIESEL Digestione anaerobica BIOGAS Distillazione

3 Metodo di estrazione Vantaggi Limiti Compressione Facile da utilizzare, non coinvolge l impiego di solventi Estrazione con solvente Estrazione con fluidi supercritici Ultrasuoni Schema del processo di estrazione dell olio di sansa d olive (Stignano, RC) Impiega generalmente solventi poco costosi; i risultati sono riproducibili Non è tossico (non si rilevano residui nell estratto); si impiegano solventi verdi ; operazione semplice e non infiammabile Si riducono i tempi di estrazione; si riduce il consumo di solvente; migliore penetrazione del solvente nella matrice cellulare; migliore rilascio del contenuto delle cellule Richiede larghe quantità di campione; processo lento Molti solventi organici sono facilmente infiammabili e/o tossici; il recupero di solvente è costoso e richiede un elevato consumo di energia; necessitano elevati volumi di solvente Elevato consumo di energia; risulta difficile e costoso riportarlo su scala commerciale Elevato consumo energetico; difficoltà nello scale-up Estrazione nelbulkdelmezzo con solvente dei lipidi dalle microalghe

4 LABORATORIO DI BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI E TECNOLOGIE ALIMENTARI Prove di crescita ed estrazione sul ceppo Chlorella vulgaris 1. Crescita 2. Separazione mediante centrifugazione ed essiccazione 3. Estrazione con solvente

5 FOTOBIOREATTORE 1 FOTOBIOREATTORE 2

6 Resa estrazione % 24,81% 17,45% 16,35% 4,52% 5,27% FBR 1 No pretrattamenti FBR 1 US FBR 1 MO FBR 1 Stess FBR 2 US

7 LABORATORIO DI FENOMENI DI TRASPORTO E BIOTECNOLOGIE Estrazione con solvente di lipidi da ceppi microalgali selezionati per il sistema di Marina di Gioiosa Jonica: Scenedesmus Chlorella Ceppi misti di microalghe termofile autoctone Ottimizzazione dell estrazione con esano ed etanolo da Chlorella Resa (%) M=1:100 t=3 h M=1:100 t=5 h Esano/EtOH 1:2.5 Cloroformio/MeOH Esano Resa (%) M=1:100 t=3 h Esano/EtOH 1:2.5 M=1:100 t=5 h EtOH Resa lipidica 12% 11% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% Prova 2 cicli da 1h con M=1:50 Prova 1 ciclo da 2h M=1:100

8 LABORATORIO PROCESS ENGINEERING FOR SUSTAINABLE SYSTEMS Estrazione con solventi green di lipidi da Chlorella Solvente 11,64% Indice di polarità Resa estrazione (60 C) % Parametri di Hansen [MPa 1/2 ] Impatto ambientale δ D δ P δ H δ totale Aria Acqua Smaltimento Metanolo Cloroformio ,19% ,87% Esano ,57% 5 5,34% 8 1 Etanolo ,65% 4,95% ,94% 4,18% 4,55% n-butanolo ,33% ,21% n-propanolo i-propanolo 1,28% Etil acetato Isobutil acetato Etil lattato / / / D-limonene / / /

9 PROGETTAZIONE DEL SISTEMA DI ESTRAZIONE CON SOLVENTE

10 Estrazione con solvente Dal laboratorio

11 alla scala prototipale

12 CONVERSIONE DELLA BIOMASSA MICROALGALE

13 BIOGAS Resa biogas = m 3 /kgbiomassa secca MJ/ton 3 Sufficiente a sostenere energeticamente il processo. Combustibile p.c.i [kcal/kg- kcal/m 3 ] Gas di petrolio liquefatti Benzina per auto Combustibile per aerei Gasolio Petrolio grezzo Olio combustibile 9800 Litantrace Antracite Gas naturale 8300 Carbone di legna 7500 Coke 7000 Lignite Biogas Torba Gas tecnico di cokeria 4300 Legna da ardere Gas tecnico di altoforno 900

14 Produzione di biogas mediante digestione anaerobica di microalghe e co-digestione con carta

15 Microalga Spirulina maxima Ottimizzazione mediante le reti neurali C. G. Lopresto, T. Prota, S. Curcio, N. Arcuri, V. Calabrò, Biogas production from microalgae, Scuola di Dottorato Renewable energy and biofuels (Venezia, 28 Gennaio- 2 febbraio 2013)

16 Microalga Chlorella + carta Progettazione del digestore anaerobico per l impianto di Marina di Gioiosa Jonica

17 C/N biomassa secca = 5.4 Aumentato a ~18 mediante co-digestione con carta Produttività maggiore 50% alghe + 50% carta 40% alghe + 60% carta 100% alghe + 0% carta 10% alghe + 90% carta 20% alghe + 80% carta

18

19 Biomassa residua > biogas (~70% CH 4 ) Dalla scala di laboratorio alla scala prototipale Drying Digester Algal sludge

20 Grazie per l attenzione!