Obiettivo 1: Produzione di idrogeno verde e pulito
REFERENTE/I
Silvia Rosa – ENEA
silvia.rosa@enea.it
Attività
La Dark Fermentation (DF) è un processo biologico carbon neutral in grado di produrre bioH2 verde continuamente con un basso fabbisogno energetico combinato a una gestione sostenibile dei rifiuti.
Le attività affronteranno i principali limiti tecnici che impediscono lo sviluppo della tecnologia DF al fine di massimizzare e stabilizzare la resa complessiva del processo attraverso lo studio e l’integrazione dei parametri biotici (Comunità Microbiche Miste, ‘motore’ della DF) e abiotici (controllo elettrochimico, parametri operativi, modalità batch/semi-continuo/continuo), anche valorizzando i sottoprodotti solubili (LA1.1.28).
Al fine di ottenere Comunità Microbiche Miste potenziate nella loro capacità di produzione di bioH2, le attività di ricerca saranno finalizzate per mettere a punto strategie di ingegneria dei processi microbiologici (eco-engineering/bioaugmentation) con il supporto delle scienze omiche.
Per la valorizzazione degli scarti agro-industriali contenenti una comunità microbica indigena sarà valutato il processo di Auto Fermentazione (AF), eliminando la necessità di pretrattamenti del substrato.
Le attività si avvalgono della collaborazione con la LA1.1.28 (DF + Elettrolisi Microbica) e con l’Università La Sapienza (Elettrofermentazione).
Figura 1
Schema delle attività della LA1.1.27
Risultati
1. È stata valutata la ripetibilità e la riproducibilità un protocollo standardizzato per la valutazione del Biochemical Hydrogen Potential (BHP) con un substrato modello (glucosio) ed è stata valutata l’applicabilità del protocollo BHP per gli scarti agroindustriali ricchi di carboidrati (BW, OPW). Per la valutazione del BHP di CW e CG si è reso necessario modificare i parametri sperimentali identificati come critici.
2. È stato valutato il processo di Auto Fermentazione di CW, ovvero la produzione di bioH2 ad opera della comunità microbica indigena. È stata evidenziata una cinetica di produzione di bioH2 a due fasi, una prodotta dal metabolismo del lattosio e l’altra dell’acido lattico, tipica del processo “DF-lactate driven” che si avvale della cooperazione tra i Batteri Lattici (LAB) e i Batteri in grado di produrre bioH2 dalla ossidazione dell’acido lattico (LO-HPB).
3. È stata applicata una strategia di eco-engeenering implementando i reattori con un biochar prodotto tramite pirolisi (PB PV) per ottimizzare il percorso LD-DF stabilizzando le interazioni sintrofiche tra LAB e LO-HPB. Lo screening di tre concentrazioni (4, 12 e 24 gL-1) di PB PV è stato effettuato nel processo di Auto Fermentazione evidenziando gli effetti positivi nelle condizioni PB PV12 e PB PV24.
Figura 2
Sintesi delle fasi sperimentali
Team di ricerca
Silvia Rosa – ENEA
Eleonora De Santis – PhD*
Loretta Daddiego – ENEA
Elio Fantini – ENEA
Loredana Lopez – ENEA
Antonella Marone – ENEA
* Università di Napoli “Federico II” – Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale
In collaborazione con:
-Dipartimento di Chimica (Prof. Marianna Villano)
-Dipartimento di Ingegneria Civile Edile e Ambientale (Prof. Raffaella Pomi)
Documenti
• Eleonora De Santis, Silvia Rosa, Antonella Marone, Massimiliano Fabbricino. Evaluation of BioHydrogen Potential of agro industrial waste using a mixed microbial culture 2nd Symposium for Young Chemists: Innovation and Sustainability 2024, Roma, 24-28 Giugno
• Eleonora De Santis, Massimiliano Fabbricino, Antonella Marone, Silvia Rosa. Biohydrogen production by lactate-driven dark fermentation of cheese whey using the indigenous microbial community and biochar as eco-engineering strategy Green Deal Biotechnology 2025, Aveiro (PT). 26-28 Maggio 2025
• Eleonora De Santis, Valentina Mazzurco Massimiliano Fabbricino, Antonella Marone, Silvia Rosa. Evaluation of Biochemical Hydrogen Potential of cheese whey via Lactate-Driven Dark Fermentation: which is the most suitable mixed microbial community? 3rd European Biomass Conference & Exhibition (EUBCE 2025). Valencia (ES), 9-12 giugno 2025
