Progetti Climate Detectives 2023-2024
Titolo del progetto: Idee verdi: utilizzare i fotobioreattori per mitigare l'inquinamento
Vincitore selezionato a livello nazionale
Scuola superiore Ovidius Costanza Romania
Come ridurre le emissioni di CO2 sfruttando le capacità di fotosistesi del fitoplancton.
L'obiettivo del nostro progetto è quello di creare un fotobioreattore sperimentale da utilizzare per coltivare microalghe (principalmente fitoplancton), per fissare la CO2 e gli ossidi di N dai gas derivanti dalla combustione dei combustibili fossili, ma anche per trattare le acque reflue. In questo modo, si riducono le emissioni di gas serra nell'atmosfera e si stimola la fotosintesi, che è alla base della produzione di biomassa algale, che può essere successivamente utilizzata per estrarre sostanze utili in farmacologia, per la produzione di biodiesel e bioetanolo, o può essere utilizzata come fertilizzante. Abbiamo collegato i dati di laboratorio con quelli forniti da EO/satelliti per vedere la concentrazione di clorofilla sulla costa rumena del Mar Nero.
Come ridurre le emissioni di CO2 sfruttando le capacità di fotosistesi del fitoplancton.
Per i 2 campioni analizzati abbiamo riscontrato una diminuzione del volume dei campioni, per evaporazione, di circa 50% in un periodo di 45 giorni, con un aumento significativo della densità cellulare durante l'esperimento; le colonie cellulari sono state osservate avere dimensioni crescenti, durante le 16 settimane di osservazioni, e un numero di cellule superiore a quello iniziale.
Durante le 5 settimane di analisi dei campioni si è registrato un aumento della concentrazione di clorofilla di circa 20% nei campioni esposti alla luce e con l'aggiunta di fertilizzante (lotto 1) rispetto ai campioni di controllo - da 0, 2 a 0,35 μg di clorofilla/L. Nei campioni esposti alla luce sono stati osservati solo aumenti di 5%.
I componenti principali di un fotobioreattore sono:
1. Fonte di luce per fornire energia alla fotosintesi e alla crescita algale (naturale o artificiale).
2. Recipiente di coltura (in vetro, plastica o metallo e può assumere la forma di tubi, serbatoi o sacchetti).
3. Sistema di miscelazione e aerazione per prevenire la stratificazione e le incrostazioni e per fornire ossigeno alla crescita algale.
4. Sistema di somministrazione dei nutrienti.
5. Sistema di raccolta (centrifuga o sistema di filtraggio).
6. Sistema di monitoraggio e controllo: Sensori e regolatori per monitorare e regolare la temperatura, la luce, il pH, ecc. per la crescita delle alghe.
Gli usi e i benefici dei fotobioreattori sono>.
- Produzione di biocarburanti: biodiesel, etanolo e idrogeno.
- Trattamento delle acque reflue: rimozione dei contaminanti dalle acque reflue, compresi azoto e fosforo.
- Purificazione dell'aria: rimozione della CO2 e di altri ossidi inquinanti.
- Alimenti e mangimi: produzione di biomassa utilizzata per l'alimentazione umana e animale (la biomassa delle alghe viene prodotta 30 volte più velocemente della biomassa agricola).
- Prodotti farmaceutici: Le alghe sono in grado di produrre numerose sostanze con potenziali applicazioni mediche.
Collocando i cilindri collegati di un fotobioreattore sulla parete esterna degli edifici, si può ottenere biomassa algale, catturare i gas serra e ottenere un aspetto estetico che può migliorare l'immagine dell'ambiente urbano costruito. Sfruttando le naturali capacità fotosintetiche delle alghe, questi fotobioreattori offrono un metodo sostenibile per catturare le emissioni di anidride carbonica, mitigando così l'impatto dei gas serra sull'atmosfera. Inoltre, la coltivazione delle alghe per la produzione di biomassa è promettente come fonte di energia rinnovabile, riducendo potenzialmente la dipendenza dai combustibili fossili. Questa fusione di funzionalità e bellezza non solo migliora l'aspetto estetico degli ambienti urbani, ma serve anche a ricordare in modo tangibile la nostra responsabilità collettiva di innovare per un futuro più verde e sostenibile.
L'implementazione delle tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio (CCS) è fondamentale. La CCS consiste nel catturare le emissioni di CO2 dai processi industriali e dalle centrali elettriche, trasportarle in siti di stoccaggio e conservarle in modo sicuro nel sottosuolo o utilizzarle per il recupero del petrolio. In questo modo si evita che la CO2 entri nell'atmosfera e contribuisca al riscaldamento globale.
I progetti sono creati dai team e si assumono la piena responsabilità dei dati condivisi.
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