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ALGAEN - MicroALGhe come risorsa chiAve per una filiera ENergetica sostenibile

Duration:
01/09/2025 - 31/12/2026
Principal investigator(s):
Project type:
National Research
Funding body:
MINISTERO (Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica, Dipartimento Energia, Direzione Generale Programmi e Incentivi Finanziari)
Project identification number:
MI_BIO_00270
PoliTo role:
Partner

Abstract

Il progetto ALGAEN si propone di realizzare una piattaforma integrata e sostenibile per la produzione di biodiesel e bioidrogeno da microalghe, valorizzando pienamente la biomassa e gli scarti in un’ottica di economia circolare. Il cuore del sistema è costituito da un fotobioreattore canalizzato e da un modulo di estrazione con CO2 supercritica (SCCO2) innovativo, progettati per garantire alte produttività e ridotti costi energetici. Le microalghe rappresentano un feedstock promettente rispetto agli oli usati o vegetali, grazie a produttività di olio fino a 10–75 t/ha·anno e contenuti lipidici del 20–50 % . Esse possono crescere su reflui industriali o municipali, migliorando la sostenibilità complessiva del processo di produzione.

Il modulo SCCO2 di ALGAEN è una tecnologia mesofluidica innovativa che integra in un unico dispositivo compatto la produzione di CO2 supercritica, l’estrazione dei lipidi e la separazione e riciclo della CO2 post processo. La dark fermentation, una tecnologia a TRL 6–7 ormai matura, permette la produzione di bioidrogeno da rifiuti organici alimentari con rese fino a 2–3 L H2 per litro di reattore al giorno e purezza del 50–60 %, utilizzando substrati a costo zero e impianti a basso costo. ALGAEN propone di applicare questa tecnologia per la valorizzazione della biomassa microalgale esausta dopo l’estrazione lipidica, creando un flusso energetico virtuoso. Inoltre, il progetto prevede la valorizzazione microbica del glicerolo prodotto durante la transesterificazione dei lipidi a biodiesel e delle acque reflue del fotobioreattore in acido crotonico, innescando un ulteriore ciclo a cascata per il recupero di risorse e la produzione di bioprodotti ad alto valore. Infine, con un approccio di filiera, ALGAEN testerà biodiesel e bioH2 su motori mono cilindro ottici e motori “heavy duty”, utilizzabili anche per impianti cogenerativi per la produzione congiunta di energia elettrica e termica. Nei motori di grande taglia infatti l’elettrificazione è di difficile attuazione, pertanto la principale alternativa per la decarbonizzazione può essere costituita dall’impiego di biodiesel o di idrogeno, che risulta in questo caso il combustibile green più promettente. Per entrambi i motori verranno valutati i parametri legati alla combustione e alle emissioni e verranno inoltre sviluppate tecnologie innovative rispetto allo stato dell’arte. In particolare, per il motore alimentato a biodiesel si prevede di sviluppare algoritmi di riconoscimento del tenore di biocombustibile in miscele con gasolio tradizionale, mentre per il motore alimentato a bioH2 si impiegherà un sistema di iniezione diretta con dosature povere. In entrambi i casi si punterà a raggiungere valori del rendimento utile maggiori rispetto allo stato dell’arte, con benefici anche in termini di emissioni inquinanti e di CO2, valutate con un approccio LCA. I risultati attesi includono pacchetti tecnologici brevettabili (reattori microcanalizzati, moduli SCCO2, processi di dark fermentation e produzione composti biochimici da scarti), pronti per spin off, licenze e diffusione industriale. La piattaforma ALGAEN punta a portare i moduli a TRL = 7, offrendo una filiera replicabile, modulare e sostenibile all’interno della bioeconomia italiana. L’integrazione tra competenze – MCD/MCB in ingegneria avanzata, IIT in biotecnologia, POLITO e FPT in ottimizzazione motori – rafforza le opportunità di trasferimento tecnologico, generazione di nuovi flussi di reddito, miglioramento della competitività e leadership nel panorama europeo della transizione energetica. In questo modo, ALGAEN aiuterà a superare le barriere tecniche, economiche e ambientali che oggi limitano la commercializzazione del biodiesel microalgale e del bioidrogeno e favorirà una transizione verso motori pesanti decarbonizzati, contribuendo attivamente al raggiungimento degli obiettivi climatici per il 2030 e la neutralità carbonica globale nei decenni successivi.

People involved

Structures

Partners

  • FONDAZIONE ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA
  • FPT INDUSTRIAL S.P.A.
  • Microchannel Bioreactor S.R.L.
  • MICROCHANNEL DEVICES S.r.l. - Coordinator
  • POLITECNICO DI TORINO - AMMINISTRAZIONE CENTRALE

Keywords

ERC sectors

LS9_6 - Forestry and biomass production (including biofuels)
LS9_7 - Environmental biotechnology (including bioremediation, biodegradation)
PE8_2 - Chemical engineering, technical chemistry
PE8_6 - Energy processes engineering
PE8_5 - Fluid mechanics, hydraulic-, turbo-, and piston engines
PE8_13 - Industrial bioengineering

Sustainable Development Goals

Obiettivo 7. Assicurare a tutti l’accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni

Budget

Total cost: € 2,488,025.00
Total contribution: € 1,794,965.87
PoliTo total cost: € 538,204.91
PoliTo contribution: € 538,204.91