Idrolisi di materiale lignocellulosico per l'ottenimento di substrati idonei alla produzione di idrogeno

I funghi “white-rot” (WR), appartenenti generalmente al gruppo dei Basidiomiceti, in natura colonizzano il legno e decomponendo la lignina, per mezzo di vari enzimi, causano il marciume bianco o carie bianca del legno. Per questa loro caratteristica, in questo progetto si è scelto di impiegare alcuni di questi organismi per il pretrattamento di biomasse lignocellulosiche (LC) al fine di ottenere substrati utilizzabili da batteri per la produzione di idrogeno. Nella fase preliminare del progetto, al fine di individuare l’essenza legnosa più congrua, è stata scelta la segatura di abete (Abies alba) sulla base delle seguenti considerazioni: • Disponibilità locale costante del materiale; • Diffusione in campo nazionale/internazionale. Per il pretrattamento biologico (idrolisi della biomassa legnosa), al fine di individuare il ceppo più performante, sono stati utilizzati i seguenti ceppi fungini WR conservati presso la collezione di funghi di interesse industriale dell’ Università della Tuscia (screening): Pleurotus ostreatus; Pleurotus pulmonarius; Trametes trogii; Trametes versicolor; Phanerochaete chrysosporium; Panus tigrinus. I terreni di coltura sono stati scelti sulla base di prove preliminari di crescita in piastra. Il prodotto delle fermentazioni è stato direttamente utilizzato come substrato per la produzione di biogas nei laboratori dell’ENEA. In seguito alle prime prove di fermentazione in colture sommerse sono stati selezionati i ceppi più idonei tra quelli sottoposti a screening. La quantità di biogas prodotto a partire dal materiale idrolizzato dai vari funghi è stato il criterio di selezione. In aggiunta, è stata allestita una prova per saggiare l’attività chitinolitica del fungo Lecanicillium muscarium. Durante il processo di idrolisi, il metabolismo dei funghi causa un aumento di biomassa fungina e una riduzione di quella LC, nonché una variazione nella composizione del terreno liquido. Pur non essendo possibile separare il fungo dalla segatura, una riduzione del peso secco del pellet è comunque imputabile ad idrolisi. È emblematico il caso di P. pulmonarius in MEL (terreno contenente estratto di malto e segatura), per il quale si passa da un peso secco iniziale di biomassa LC pari a 12,5 g/l ad un peso secco del pellet pari a 6,9 g/l alla fine del processo. Questa riduzione di circa il 50% è il risultato di un evidente processo di idrolisi, dal momento che nel peso secco del pellet è compreso il peso del micelio. Misurando il decremento del peso secco totale (pellet e surnatante) si ha un’idea generale di ciò che il fungo ha consumato respirando, che è stato eliminato sotto forma di CO2. L’aumento del peso secco del surnatante, causato da rilascio di sostanze solubili nel terreno (proteine, zuccheri, ecc.), può essere considerato come un indice di idrolisi. Surnatanti ricchi potrebbero rivelarsi buoni substrati per la produzione di idrogeno. Per i WR, l’aumento del peso secco del surnatante è dovuto principalmente alle proteine, mentre per L. muscarium è dovuto sia alle proteine, sia agli zuccheri, che aumentano notevolmente soprattutto nel corso della prima settimana.