1) Isolamento e crescita in
coltura monospecifica di microalghe tossiche o potenzialmente tali,
rilevate e raccolte tramite attività di monitoraggio nelle acque
marine costiere; valutazione della tossicità e del profilo
tossicologico; studio delle condizioni ambientali che portano ad
una proliferazione di tali specie o ad una maggiore espressione
della tossicità.
2) Esposizione
delle microalghe a particolari categorie di inquinanti
(antibiotici, erbicidi e metalli pesanti) e valutazione delle
risposte fisiologiche.
3)
Caratterizzazione e crescita di microalghe in coltura in vista di
un possibile impiego per la fitodepurazione di acqua reflue, per la
raccolta di biomassa e per la produzione di biomolecole o
biocarburanti.
1) Nell'ecosistema marino il
fitoplancton rappresenta il primo anello della catena trofica,
tuttavia, diverse specie possono causare effetti dannosi per
l'ambiente o per l'uomo, quali: i) fenomeni di anossia e moria di
organismi bentonici dovuti ad eccessiva proliferazione; ii)
produzione di tossine dannose per l'uomo o per i pesci; iii)
rilascio di abbondanti quantità di muco che danneggiano gli
organismi bentonici ed ostacolano la pesca e le attività
turistiche. Le specie coinvolte in questi fenomeni cambiano nel
corso degli anni in quanto, alla fine degli anni '80 i problemi di
tossicità nei molluschi bivalvi erano causati da specie di
Dinophysis produttrici di acido okadaico mentre, a partire
dal 1995, la specie tossica prevalente è stata rappresentata da
Protoceratium reticulatum (produttore di yessotossine).
Nuove problematiche si sono presentate negli ultimi anni quali:
fioriture di Alexandrium ostenfeldii che è risultato
produrre spirolidi, presenza di tracce di acido domoico in
molluschi coltivati dovuta a microalghe del genere
Pseudonitzschia, fioriture ricorrenti di Raphidophyceae
potenzialmente ittiotossiche nelle acque costiere, presenza di
microalghe del genere Ostreopsis che causano problemi
respiratori ai bagnanti. Per questi motivi, in collaborazione con
le strutture regionali preposte alla sorveglianza e al monitoraggio
delle acque costiere e con alcuni laboratori di chimica, l'attività
di ricerca che viene condotta consiste nell'isolamento e nella
messa in coltura delle specie tossiche rilevanti per l'ambiente;
sulle specie coltivate viene effettuato lo studio delle condizioni
ambientali, sia abiotiche che biotiche, che portano alla
proliferazione delle microalghe e ad una maggiore espressione
della tossicità. Per alcune specie vengono eseguite colture su
larga scala per ottenere quantità di tossine sufficienti per la
caratterizzazione strutturale e per la purificazione.
2) Nell'ambiente marino sono
presenti inquinanti, provenienti da diverse fonti, che danneggiano
le attività socio-economiche e possono avere conseguenze sulla
salute dell'uomo come ultimo anello della catena alimentare. Alcuni
effetti degli inquinanti sono infatti già visibili nei produttori
primari (fitoplancton) che, pertanto, possono rappresentare il
livello su cui focalizzare l'attenzione per prevenire danni
all'ecosistema. Inoltre gli effetti di tali sostanze potrebbero
essere modificati dai cambiamenti climatici in atto quali
l'innalzamento di temperatura e di CO2. La ricerca in questo campo
consiste nel valutare l'impatto di alcuni inquinanti (antibiotici,
metalli pesanti, erbicidi, sversamenti di petrolio) sulle risposte del fitoplancton in
termini di crescita, efficienza fotosintetica, consumo dei
nutrienti, contenuto cellulare di clorofilla e carbonio. Le alghe
prese in esame vengono esposte a concentrazioni crescenti di
inquinanti e a diverse temperature; i risultati ottenuti in alcuni
casi sono stati utilizzati per lo sviluppo di algoritmi utili per
la costruzione di modelli numerici di previsione relativi alla
produzione primaria fitoplanctonica.
3) Recentemente le applicazioni
industriali di biomassa proveniente da microalghe stanno
ricevendo particolare attenzione in quanto questi microorganismi
possono essere fatti crescere con il vantaggio di utilizzare
materiali di scarto, tra cui la CO2 e le acque reflue urbane e
industriali; successivamente le microalghe ottenute possono essere
sfruttate per la produzione di diversi composti utili. La ricerca
condotta consiste nel valutare l'impiego di microalghe per il
trattamento di acque reflue, ricche di nutrienti inorganici, con il
duplice scopo di ridurre il carico dei nutrienti che giungono
all'ambiente marino e di ottenere biomassa algale che possa essere
utilizzata per l'estrazione di composti utili e per la produzione
di energia. Questi possibili impieghi non si escludono a vicenda in
quanto le microalghe contengono sia prodotti oleosi che servono per
la produzione di biocarburanti sia composti azotati con elevato
potere nutritivo per piante e animali. Le prove di laboratorio
consistono nella selezione di microalghe in base a: velocità di
crescita, produzione di biomassa e concentrazione di sostanze
utili. Le colture vengono eseguite in terreni standard in
condizioni ottimali di luce e temperatura e il loro andamento viene
confrontato con quello ottenuto utilizzando acque reflue di varia
provenienza. Nelle varie condizioni viene valutata: la crescita, la
velocità di produzione di biomassa (peso secco), la percentuale di
rimozione dal mezzo di nitrati, ammonio e fosfati e altre risposte
fisiologiche (composizione biochimica, efficienza fotosintetica).
In collaborazione con altri laboratori vengono effettuati studi
sui metodi di raccolta e sulla trasformazione della biomassa in biocarburanti o in prodotti utili. Vengono effettuati studi di crescita e di fitodepurazione sia in
impianti pilota in campo (open pond) che in fotobioreattori.
