Questo studio analizza i più importanti metodi di produzione dell’idrogeno per via biologica conosciuti: tra gli altri, ampio risalto è dato alla dark fermentation e al riutilizzo degli scarti e rifiuti industriali che sono considerati il vero futuro della produzione ecocompatibile di idrogeno.
La struttura adottata è molto semplice e lineare, seguendo un chiaro filo logico: nel primo capitolo sono state analizzate le caratteristiche dell’idrogeno, con un breve excursus sulle principali tecnologie produttive, esaminando sia l’impatto ambientale dei sistemi produttivi tradizionali che i problemi riguardanti la diminuzione delle risorse e l’economia energetica futura.
Il secondo capitolo si concentra sulla produzione biologica di idrogeno partendo dai metodi di produzione, approfondendo catalizzatori e bioreattori utilizzati attualmente. Dopo questa prima parte introduttiva sono stati esplorati i processi fotobiologici conosciuti, le fermentazioni in assenza di luce e sistemi ibridi, vero cuore della trattazione.
Tuttavia, ad oggi, rimangono importanti ostacoli all’utilizzo pratico dell’idrogeno, come le basse rese e tassi di produzione, anche alla luce dei diversi metodi proposti, tra cui processi in due fasi e l’ingegneria metabolica, che mirano a superare queste barriere: a questo avviso si indirizza il terzo capitolo, che si occupa di trarre le somme e le conclusioni riguardo la produzione del bioidrogeno.
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Energia rinnovabile dal bioidrogeno
1. Energia rinnovabile dal bioidrogeno: prospettive e potenzialitÃ
Laureanda
Giulia Rovea
Matricola n. 620509
Corso di laurea in
Biotecnologie Agrarie
Relatrice Prof.ssa Marina Basaglia
ANNO ACCADEMICO
2011 - 2012
2. Problemi: l’impatto ambientale
Emissioni mondiali di CO2 per combustibile (Mt di CO2), dal 1971 al 2009 (International Energy Agency, 2011)
3. La crescente domanda energetica
Consumo energetico finale totale mondiale per combustibile (Mtep), dal 1971 al 2009 (International Energy Agency, 2011).
4. La diminuzione delle risorse
Riserve energetiche stimate in Gtep (Ecotricity, 2012).
2088
Esaurimento
risorse fossili

6. Soluzione problemi… Idrogeno?
•la sua combustione non contribuisce all’effetto serra e all’inquinamento ambientale
•ha il più elevato contenuto di energia per unità di peso rispetto a qualsiasi altro combustibile (142 kJ/g)
•è un vettore capace di accumulare energia
•può essere distribuito in rete abbastanza agevolmente
•può essere impiegato in diverse applicazioni (produzione di energia elettrica, generazione di calore, trazione)
•può essere prodotto a partire da diverse fonti energetiche
7. Le tecnologie produttive tradizionali
•40% da gas naturale
•30% da oli pesanti e
nafta
•8% da carbone
•4% da elettrolisi
(6% altro)
 steam reforming del gas metano
 ossidazione parziale non catalitica di idrocarburi
 gassificazione del carbone
 elettrolisi dell’acqua
8. Possibile soluzione: bioidrogeno
•di impatto ambientale quasi nullo
•producibile da più fonti energetiche primarie, disponibili su larga scala anche in futuro
•tecnologie diverse di produzione
•possibilità di installazioni piccole e delocalizzate sul territorio
9. Produzione biologica di idrogeno da microrganismi
•Crescita in mezzo acquoso
•Temperatura ambiente
•Pressione atmosferica
10. Produzione biologica di idrogeno
Processi fotobiologici
 biofotolisi diretta
 biofotolisi indiretta
 fotofermentazione
 problemi
Processi
fermentativi in
assenza di luce
11. Produzione biologica di idrogeno
Processi
fermentativi in
assenza di luce
 Dark fermentation
Processi fotobiologici
16. Il futuro nei rifiuti?
•Eticamente sostenibile
-Riduzione dell’inquinamento atmosferico
-Riduzione dell’effetto serra
-Smaltimento dei rifiuti
•Economicamente vantaggioso
- Produzione di energia da substrati a bassissimo costo
17. E le biotecnologie...?
•Selezione e impiego di microrganismi più efficienti (e/o colture miste)
•Ingegneria genetica e metabolica
•Ottimizzazione delle condizioni di crescita
•Sviluppo di bioreattori più efficienti
20. Grazie per l’attenzione
Laureanda
Giulia Rovea
Matricola n. 620509
Relatrice Prof.ssa Marina Basaglia
Energia rinnovabile dal bioidrogeno: prospettive e potenzialitÃ