Il “sono-fotobioreattore”, messo a punto nei laboratori di Biologia e di Yeastime, permette di ottimizzare la crescita e la produzione di molecole di alto valore come carboidrati e proteine, aprendo la strada a bioprocessi più sostenibili. I risultati, pubblicati su Bioresource Technology, verranno presentati ai congressi EBSA2025 e SIMTREA del 2025.
Un team di ricercatori del Dipartimento di Biologia dell’Università di Roma ‘Tor Vergata’, in collaborazione con la Startup Innovativa Yeastime Srl, ha sviluppato una tecnologia pionieristica per rendere più efficiente e sostenibile la produzione da microalghe. Attraverso l’uso controllato di ultrasuoni a bassa potenza, il nuovo ”sono-fotobioreattore” (S-PBR) è in grado di stimolare le cellule algali, aumentandone la biomassa e, in alcuni casi, raddoppiandone il contenuto di molecole di pregio come le proteine. Lo studio è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Bioresource Technology, edita da Elsevier (https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132810).
Le microalghe sono considerate una delle risorse più promettenti per la bioeconomia del futuro: possono produrre biocarburanti, mangimi, cosmetici, e composti ad alto valore per l’industria alimentare e farmaceutica. Tuttavia, la loro coltivazione su larga scala è spesso ostacolata da costi elevati e processi complessi. La sfida è ottimizzare la produzione in modo sostenibile.
La soluzione proposta da Yeastime e sviluppata dal team di Tor Vergata, coordinato dalla Prof.ssa Roberta Congestri e dal Dott. Blasco Morozzo della Rocca, supera i limiti delle attuali applicazioni degli ultrasuoni, spesso poco controllabili e difficilmente riproducibili. Il loro S-PBR è un sistema modulare, preciso e caratterizzato sia computazionalmente che sperimentalmente, che consente di irradiare le colture di microalghe con “dosi” di energia acustica specifiche.
I risultati ottenuti su due specie di microalghe di interesse commerciale, Chlorella vulgaris e Desmodesmus sp., sono stati sorprendenti: In Desmodesmus sp., un trattamento a intensità intermedia ha raddoppiato il contenuto proteico, portandolo dal 20% al 40% del peso secco della biomassa. In Chlorella vulgaris, lo stesso trattamento ha più che raddoppiato il contenuto di carboidrati (dal 9% al 19%). Un’irradiazione a massima intensità ha invece favorito un aumento generale della biomassa prodotta per entrambe le specie, fino al 30% in più rispetto ai controlli non trattati.
Yeastime, Startup Innovativa nata nel 2021 sul territorio, ha recentemente raccolto un cospicuo ciclo di investimenti da venture capitalists dell’agrifood, per sviluppare dispositivi legati ai suoi brevetti.
Federico Ortenzi, primo autore del paper lo commenta così: “Questa tecnologia rappresenta un passo avanti cruciale per la bioeconomia. Ci permette di ‘dialogare’ con le microalghe in un modo nuovo, guidando il loro metabolismo verso la produzione dei composti che ci interessano, senza ricorrere a stress chimici o luminosi intensi, con un notevole risparmio energetico e una maggiore sostenibilità del processo. Un’innovazione del nostro S-PBR è la sua riproducibilità e modularità. Grazie a una rigorosa caratterizzazione, possiamo applicare uno stimolo preciso di ultrasuoni, garantendo risultati consistenti. Il design ‘plug-and-play’ del dispositivo sviluppato lo rende facilmente integrabile nei fotobioreattori già esistenti, facilitando il suo trasferimento su scala industriale Stiamo già lavorando in questo senso in sinergia con l’università.”
I risultati di questa ricerca, che aprono nuove frontiere nel campo della bioacustica applicata ai microrganismi (un campo che gli autori definiscono “ficoacustica”), non rimarranno confinati alle pagine della rivista. Il team presenterà il lavoro a due importanti appuntamenti scientifici internazionali nel 2025:
Questi eventi rappresenteranno una vetrina d’eccellenza per dare la giusta visibilità, nel panorama mondiale delle biotecnologie, a questo progetto congiunto tra la nuova imprenditoria del sapere e tra la ricerca pubblica italiana.
Informazioni sulla pubblicazione:
Titolo: ”Sono-photobioreactor: Design and application of characterized and modulable reactor to optimize microalgal production with ultrasounds”
Rivista: Bioresource Technology
Autori: Federico Ortenzi, Federico Montereali, Saverio Savio, Alberta Di Cave, Alessandro Contaldo, Simonetta Antonaroli, Blasco Morozzo della Rocca, Roberta Congestri.
Università di Tor Vergata