La co-digestione di scarti organici è un processo comune nei digestori anaerobici impiegati per la produzione del biogas. Tuttavia, è noto che esistono numerose problematiche di carattere microbiologico ed impiantistico che limitano le rese del processo. Una collaborazione tra l'Università degli Studi di Padova, BTS Biogas e S&C Best mira a far luce su questi fattori e a rendere il processo più efficiente anche sfruttando le nuove tecnologie di analisi del microbioma basate sul sequenziamento del DNA.
"Più-BIOGAS App" è il nome in codice del progetto che, finanziato dalla Fondazione Cariverona e coordinato dal Prof. Lorenzo Favaro, ha l'obiettivo principale di aumentare la resa di produzione in biogas almeno del 10% in contesti di co-digestione di scarti agro-alimentari rappresentativi del territorio regionale. Il progetto, iniziato circa un anno fa, si articola lungo diverse linee di ricerca il cui fulcro è il monitoraggio microbiologico tramite sequenziamento del DNA (analisi metagenomica) di alcuni impianti di digestione anaerobica full-scale (figura in fondo all'articolo).
In particolare, è stata adottata la tecnica di sequenziamento shotgun del DNA, che permette di ricostruire quasi interamente i genomi delle specie microbiche, anche in comunità, oltre a fornire la loro abbondanza. Questo approccio, basato su sofisticate tecniche computazionali, sta fornendo una panoramica sulla dinamica delle popolazioni microbiche. Nei prossimi mesi verranno applicati appositi metodi di analisi statistica per catturare l'influenza dei parametri chimico-fisici di impianto e delle biomasse digerite sulla produzione di biogas e per predire interazioni chiave tra le specie microbiche. Il progetto prevede infatti di sviluppare un prototipo di software per fornire un supporto decisionale nella gestione degli impianti per massimizzarne la resa, riducendo i costi di esercizio.
Un'altra parte rilevante del progetto prevede un approccio microbiologico e biotecnologico per l'isolamento e la caratterizzazione di specie anaerobiche mirati allo sviluppo di inoculanti microbici (specie singole e/o consorzi) volti a rendere più efficiente la conversione di residui organici in biogas (figura in fondo all'articolo). Tali colture potranno essere utilizzate per il bio-arricchimento di un bioreattore pilota fornito da BTS Biogas s.r.l. Questi test serviranno per valutare il possibile impiego degli inoculanti per riattivare la produzione di biogas in digestori soggetti ad una riduzione della performance o che processano biomasse recalcitranti.
Una volta selezionati gli impianti più adatti a partecipare alla ricerca, tra quelli con un contratto di assistenza biologica BTS Biogas, Metanlab e il reparto biologia hanno aperto le porte del loro archivio ultra-decennale, fornendo all’Università di Padova tutti i dati relativi all’alimentazione, produzione di biogas ed acidi grassi volatili analisi del digestato e delle biomasse in ingresso delle strutture oggetto di indagine.
Metanlab si è anche occupato di organizzare la raccolta e la conservazione dei campioni destinati all’analisi genomica e/o cultoromica e di arricchire il database degli impianti selezionati con analisi mensili della concentrazione di micro-elementi nel digestato.
I dati delle analisi di routine e dedicate sono stati resi disponibili all’Università di Padova in tempo reale. L’esperienza dei nostri biologi ha poi contribuito ad interpretare i risultati alla luce dell’attività degli impianti ed, in particolare, di eventuali difficoltà, fermi della produzione, manutenzioni straordinarie e tutto ciò che potrebbe aver avuto ripercussioni sulla biologia, in un frequente e proficuo scambio di informazioni tra Università, Metanlab e reparto biologia.
Al progetto hanno preso parte Guido Zampieri, Sara Agostini, Bettina Müller, Fabrizio Sibilla, Stefano Campanaro, Laura Treu, Lorenzo Favaro e MetanLab.
