LB.12.063F_H2-ALGAE

di Antonio Rollo, Manduria (TA)

L’idea nasce dal bisogno crescente di alternative green, meno inquinanti e più economiche dei carburanti tradizionali. Il progetto è incentrato sulla produzione di un fotobioreattore per la produzione di idrogeno come fonte di energia non inquinante.

H2-Algae mira a sviluppare una cella ad alte prestazioni, unendo i concetti di pannello fotovoltaico e fotobioreattore, per affrontare la necessità dell’attuale mercato dell’idrogeno di trovare modi nuovi e più sostenibili per produrlo. Più in dettaglio, il nostro approccio si basa su un microrganismo chiamato Anabaena cylindrica, un cianobatterio, famoso nell’area della ricerca biologica e biotecnologica per la sua capacità di produrre idrogeno dalla fissazione dell’azoto.

I batteri possono produrre idrogeno grazie all’enzima nitrogenasi che funziona in presenza di molibdeno e ferro. Per migliorare il sistema, e quindi la produzione e la resa di idrogeno dalla coltura, è possibile eseguire modifiche sul genoma dei batteri al fine di ottenere un nuovo ceppo stabile con il knock out del gene idrogenasi e l’inserimento di un cluster di geni per la produzione di idrogeno ma che sfruttano il vanadio. Con questo metodo, non solo non c’è produzione di inquinanti per produrre il biocarburante, ma i batteri fisseranno l’anidride carbonica per la loro crescita e lo stesso enzima potrebbe anche fissare il monossido di carbonio, avendo eventualmente un impatto positivo sulla qualità dell’aria.

Il sistema, com’è stato inteso, vede la sua primaria applicazione su scala industriale per le grandi dimensioni e per la necessità di coinvolgere operatori specializzati per seguire lo stato della coltura. D’altra parte, se verranno sviluppati sistemi più autonomi per la crescita batterica, insieme a una tecnologia per un isolamento dell’idrogeno a prezzi accessibili in casa, queste celle potrebbero essere applicate anche per un uso domestico. Il nostro team ha partecipato nel 2021 al concorso Biobased Innovation Student Challenge Europe.

The idea stems from the growing need for green, less polluting and cheaper alternatives to traditional fuels. The project focuses on the production of a photobioreactor for the production of hydrogen as a non- polluting energy source.

H2-Algae aims to develop a high-performance cell, combining the concepts of photovoltaic panel and photobioreactor, to address the need of the current hydrogen market to find new and more sustainable ways to produce it. More specifically, our approach is based on a micro-organism called Anabaena cylindrica, a cyanobacterium, famous in the area of biological and biotechnological research for its ability to produce hydrogen from nitrogen fixation.

The bacteria can produce hydrogen thanks to the enzyme nitrogenase, which works in the presence of molybdenum and iron. To improve the system, and thus the production and yield of hydrogen from the culture, modifications can be made to the genome of the bacteria to obtain a new stable strain by knocking out the hydrogenase gene and inserting a cluster of genes for hydrogen production but exploiting vanadium. With this method, not only is there no production of pollutants to produce the biofuel, but the bacteria will fix carbon dioxide for their growth and the same enzyme could also fix carbon monoxide, possibly having a positive impact on air quality.

The system, as intended, sees its primary application on an industrial scale because of its large size and the need to involve specialised operators to monitor the state of the culture. On the other hand, if more autonomous systems for bacterial growth are developed, together with technology for affordable hydrogen isolation at home, these cells could also be applied for domestic use. Our team participated in the Biobased Innovation Student Challenge Europe competition in 2021.