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Progetto CYAO: Sommario
Gli organismi unicellulari fotosintetici acquatici (microalghe) sono percepiti come una delle fonti più interessanti per la produzione sostenibile di combustibili alternativi e per l'implementazione della chimica verde.
Tra questi, i cianobatteri sono particolarmente attraenti perché sono generalmente ben caratterizzati, hanno bassi requisiti nutrizionali e posseggono una grande diversità genetica. Tuttavia, il loro potenziale industriale è
ancora relativamente inesplorato. Uno dei principali fattori che influenzano negativamente la produzione di biomasse di organismi fotosintetici coltivati in fotobioreattori è l'auto-ombreggiamento della cultura quando la densità
delle cellule è elevata. Di conseguenza, la luce che penetra attraverso gli strati di cultura è significativamente ridotta rispetto a quella incidente sulla superficie e di conseguenza la maggior parte della coltura è esposta a
regimi luminosi sub-ottimali. La strategia che proponiamo è incentrata sulla ingegnerizzazione del cianobatterio Synechocystis sp. PCC6803, poichè esso e ben già caratterizzato e dispone di un promettente potenziale biotecnologico.
Lo scopo è
di modificarne la capacità di raccolta della luce agendo sulla via biosintetica del principale pigment fotosintetico, la clorofilla. La riconfigurazione dell'assorbimento della luce da parte in questi organismi sarà
controllata, così che si attivi unicamente in condizioni in cui l'auto-adombramento è significativo. Si prevede così di ottenere un miglioramento della resa di crescita dei cianobatteri in condizioni
pertinenti ai bioreattori. Questi ceppi modificati dovrebbero rappresentare una piattaforma ideale per l'introduzione di ulteriori modifiche appositamente studiate per sfruttarne la flessibilità metabolica. Il progetto propone due
differenti strategie per testare la produttività delle nuove varianti ottimizzate per la crescita in fotobioreattori. La prima è quella di utilizzare le biomassa, di per sé, come fonte di lipidi per la produzione di bio-diesel,
dal momento che il lipidoma dei
cianobatteri è molto simile quello a quello dell'olio dei semi comunemente impiegati per queste produzioni. La seconda, più intrigante, prevede di ingegnerizzare metabolicamente i ceppi in modo da indurre la produzione di particolari
carotenoidi, che hanno applicazioni diffuse come integratori alimentari, antiossidanti e coloranti naturali (biocoloranti). Nello specifico il progetto si propone di ottenere varianti cianobatteriche che accumulano astaxantina
e/o cantaxantina. Questi due carotenoidi hanno una significativa rilevanza economica in quanto sono utilizzati come additivi nell'acquacoltura dei salmonidi e rappresentano uno dei principali costi di allevamento.
E' prevedibile che una fonte di astaxantina e
cantaxantina più conveniente e disponibile sul territorio locale avrebbe pertanto un riflesso positivo sull'economia di questo settore industriale.
Il progetto si è concluso il 31 Marzo 2021. Il Meeting di Chiusura, limitato al personale di ricerca, si è tenuto il 15 Giugno 2021 presso la sede IRSA di Verbania (VB).
E' nostro auspicio presentare i risultati scientifici e le potenziali ricadute delle ricerche svolte non appena ci sarà la possibilità di partecipare a convegni, conferenze ed eventi divulgativi, tematicamente correlati.
Il sito rimmarà aperto e verrà aggiornato per almeno i due anni a venire.
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Il progetto CYAO mira a migliorare la produttività dei fotobioreattori in termini di biomassa accumlata (per unità di mezzo di crescita/tempo di cultura)
così da renderli più economicamente redditizi. La sostenibilità economica dell'impianti sarà anche il risulato della sintesi e della disponibilità di un composto ad alto valore aggiunto,
da impiegare come biocolorante nell'acquacoltura.
La valorizzazione dei rifiuti non fa parte del progetto, ma è un aspetto fondamentale per ridurre l'impatto ambientale e migliorare
la sostenibilità economica delle piante alghe.
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Il gruppo di ricerca è composto dai tre laboratori del Consiglio Nazionale delle Ricerche, afferenti a l'Istituto di Biofisica
, l'Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria, e all'Istituto per lo Studio delle Acque (precendentemente,
Istituto per lo Studio degli Ecosistemi) e di un gruppo di ricerca dell'Istituto di Microbiologia, dell'Accademia delle Scienze del Repubblica Ceca, con sede a Trebon (Centro Algatech)
Ulteriori dettagli sulle attività di ricerca dei partner possono essere trovati alla pagina del
team CYAO .
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