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Energia rinnovabile dal bioidrogeno: prospettive e potenzialità 
Laureanda 
Giulia Rovea 
Matricola n. 620509 
Corso di laurea in 
Biotecnologie Agrarie 
Relatrice Prof.ssa Marina Basaglia 
ANNO ACCADEMICO 
2011 - 2012
Problemi: l’impatto ambientale 
Emissioni mondiali di CO2 per combustibile (Mt di CO2), dal 1971 al 2009 (International Energy Agency, 2011)
La crescente domanda energetica 
Consumo energetico finale totale mondiale per combustibile (Mtep), dal 1971 al 2009 (International Energy Agency, 2011).
La diminuzione delle risorse 
Riserve energetiche stimate in Gtep (Ecotricity, 2012). 
2088 
Esaurimento 
risorse fossili 

Aumento dei prezzi 
Petrolio greggio 
Carbone 
Gas naturale
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
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
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
Produzione biologica di idrogeno da microrganismi 
•Crescita in mezzo acquoso 
•Temperatura ambiente 
•Pressione atmosferica
Produzione biologica di idrogeno 
Processi fotobiologici 
 biofotolisi diretta 
 biofotolisi indiretta 
 fotofermentazione 
 problemi 
Processi 
fermentativi in 
assenza di luce
Produzione biologica di idrogeno 
Processi 
fermentativi in 
assenza di luce 
 Dark fermentation 
Processi fotobiologici
Dark fermentation e anaerobic digestion 
+
Sistemi ibridi in due fasi 
Dark fermentation 
+ Photofermentation 
Dark fermentation 
+ Anaerobic digestion 
Dark fermentation 
+ MEC
Dark e photofermentation 
+
Dark fermentation e MEC 
+
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
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
Considerazioni conclusive…
L’economia dell’idrogeno
Grazie per l’attenzione 
Laureanda 
Giulia Rovea 
Matricola n. 620509 
Relatrice Prof.ssa Marina Basaglia 
Energia rinnovabile dal bioidrogeno: prospettive e potenzialità

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  • 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 
  • 5. Aumento dei prezzi Petrolio greggio Carbone Gas naturale
  • 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
  • 12. Dark fermentation e anaerobic digestion +
  • 13. Sistemi ibridi in due fasi Dark fermentation + Photofermentation Dark fermentation + Anaerobic digestion Dark fermentation + MEC
  • 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