La spirulina, una microalga blu-verde, è un'ottima fonte di micronutrienti e proteine. Credito:Anaïs CROUZET tramite Pixabay
L'approvvigionamento alimentare globale deve affrontare una serie di minacce tra cui il cambiamento climatico, le guerre, i parassiti e le malattie. Un organismo troppo piccolo per essere visto dall'occhio umano, le microalghe, potrebbe offrire alcune risposte.
Nutrire una popolazione mondiale in crescita che, secondo le previsioni delle Nazioni Unite, raggiungerà i 9,8 miliardi entro il 2050 e la necessità di conservare le risorse naturali per le generazioni a venire possono sembrare inizialmente contrastanti.
Ma una soluzione, anche se non ancora in vista, non è certo irraggiungibile. Scienziati europei hanno recentemente sviluppato un appetito per le microalghe, chiamate anche fitoplancton, un sottogruppo di alghe costituito da microrganismi fotosintetici unicellulari.
La maggior parte delle persone ha familiarità con la forma più grande di alghe, alghe o alghe. Può crescere fino a tre metri di lunghezza e, in alcune forme, è una prelibatezza ben nota. Le specie affini di microalghe, che si trovano sia nell'acqua di mare che in quella dolce, hanno attirato l'attenzione nella ricerca per le loro straordinarie proprietà.
Questi organismi microscopici possono essere utilizzati per l'alimentazione animale, in particolare in acquacoltura, e vari alimenti tra cui pasta, salsicce vegane, barrette energetiche, prodotti da forno e creme vegetali.
La maggior parte delle colture commerciali di microalghe si concentra sulla produzione di biomassa essiccata come la clorella o la polvere di spirulina come alimento che offre notevoli benefici per la salute. Alcuni ceppi di microalghe non solo accumulano fino al 65-70% di proteine, ma sono anche fonti sostenibili di acidi grassi omega-3, una sostanza convenzionalmente derivata principalmente dal pesce e dall'olio di pesce.
Ulteriori composti bioattivi, come le vitamine B12, K o D, significano che le microalghe contengono proprietà salutari significative, riducendo potenzialmente il rischio di cancro e malattie cardiovascolari.
Alghe del deserto
"Le microalghe possono essere coltivate in molti luoghi diversi, in condizioni molto diverse", ha affermato Massimo Castellari, che è coinvolto nel progetto ProFuture, finanziato da Horizon, volto a incrementare la produzione di microalghe. "Possiamo coltivarlo in Islanda e in un clima desertico".
Le tecnologie per la coltivazione intensiva delle microalghe sono in fase di sviluppo dagli anni '50.
Oggi le microalghe sono coltivate in fotobioreattori a sistema aperto o chiuso, che sono recipienti progettati per controllare la produzione di biomassa. La versione a sistema chiuso, sebbene più costosa da costruire, offre un maggiore controllo sui parametri sperimentali e un minor rischio di contaminazione.
La sostanza non è affatto solo un integratore alimentare alla moda. Ad esempio, in Ciad, un paese senza sbocco sul mare e a basso reddito, il consumo di spirulina raccolta dal lago Ciad ha notevolmente migliorato lo stato nutrizionale delle persone perché la spirulina è un'ottima fonte di proteine e micronutrienti.
On top of its nutritional value, microalgae offer climate benefits by sequestering carbon dioxide as well as economic advantages by using farming areas more efficiently and—through the use of non-arable land—expanding the possibility of biomass production.
With a total of less than 57,000 tons cultivated in 2019, according to the UN Food and Agriculture Organization (FAO), production of microalgae is still very much in its early stages. By comparison, primary-crop output was 9.4 billion tons in 2019.
Food inflation
Russia's continuing war in Ukraine has highlighted just how vulnerable global food supply can be. Halts to Ukrainian grain exports and increases in energy prices have helped push food inflation around the world to record highs, with developing countries being hit disproportionately hard. In May this year, costs for food had risen by 42% compared with 2014–2016, the UN reported.
Last year, as many as 828 million people were affected by hunger—an increase of roughly 46 million compared with 2020 and a surge of 150 million since the outbreak of the COVID-19 pandemic.
The FAO projects that some 670 million people will still face hunger by the end of the decade.
While the benefits of cultivating organic microalgae for food and feed are substantial, market growth will require overcoming obstacles including a lack of automated production in the industry, according to Castellari, who works at the Institute of Agrifood Research and Technology in Barcelona, Spain.
"The automatization is still not completely implemented," he said. "There are small producers in Europe—many steps still involve manual labor. So they are still working on optimizing the process."
Processed biomass
The challenges go well beyond cultivation. With microalgae, biomass has to be processed, cleaned and dried before a usable powder can be obtained. The next step is to scale up production to drive down costs.
In addition, there are regulatory challenges. Only a few species of microalgae are currently authorized in the European Union.
"In Europe it's still in a preliminary stage of development," said Castellari. "There are thousands of species of microalgae, but for food consumption or feed there are only seven species authorized."
To gain knowledge about the possibilities to use other species, Castellari and his team are also investigating these other kinds of microalgae.
Due to these challenges, the portfolio of products containing microalgae remains limited today. But, if these hurdles can be overcome, the overall prospects for the microalgae industry are promising. Besides being a source of food and feed, the plant can be used for biofuels, cosmetics, fertilizer and health supplements.
Astaxanthin, a blood-red pigment extracted from algae, already has notable uses. A powerful antioxidant, astaxanthin can be found in seafood and is commonly used to color shrimp. It is also sold in the form of pills as a food supplement.
Astaxanthin is thought to have potentially a positive impact on brain function, athletic performance and aging skin, among other things.
Matteo Ballottari, associate professor of biotechnology at the University of Verona in Italy, helped start the European Research Council's Horizon-funded project AstaOmega simultaneously to produce astaxanthin and omega-3 fatty acids in microalgae for aquaculture and human nutrition.
Quality and quantity
Most omega-3 supplements are derived from fish oils. This, however, raises sustainability concerns such as damage to marine ecosystems as a result of overfishing.
"There is more demand for eating high-quality foods, along with an awareness for incorporating omega-3 rich ingredients in our diets," Ballottari said. Responding to this trend while feeding a growing world population is 'a big challenge," he said.
Meanwhile, on the astaxanthin front, the AstaOmega researchers have made progress. They have been able to obtain a new strain that can produce astaxanthin on its own, without needing to be "stressed." This means the researchers don't have to change production parameters such as light intensity, temperature or nitrates concentration. Also, extracting the substance has become easier, resulting in lower costs.
Scientists agree that microalgae have the potential to change the ways in which we eat for the better.
"Microalgae can help us to increase the protein production within Europe to reduce our dependence on other countries," said Castellari of the ProFuture project. + Esplora ulteriormente
