Utilizzo dei nutrienti:le microalghe richiedono nutrienti specifici, tra cui carbonio, azoto e fosforo, per la loro crescita. I biocatalizzatori possono migliorare la biodisponibilità dei nutrienti scomponendo la materia organica complessa e rilasciando nutrienti essenziali nel mezzo di coltura. Enzimi come cellulasi, lipasi e proteasi possono degradare efficacemente i substrati organici, rendendoli accessibili alle microalghe.
Fissazione dell'anidride carbonica:le microalghe utilizzano l'anidride carbonica come fonte di carbonio per la fotosintesi. I biocatalizzatori, come l’anidrasi carbonica, possono migliorare la fissazione dell’anidride carbonica convertendo l’anidride carbonica disciolta in bicarbonato, che è più facilmente assimilabile dalle microalghe. Questa maggiore disponibilità di carbonio promuove una crescita più rapida e una produzione di biomassa.
Utilizzo della luce:la luce è fondamentale per la fotosintesi e la crescita delle microalghe. I biocatalizzatori possono migliorare l’utilizzo della luce riducendo la fotoinibizione e ottimizzando l’assorbimento della luce. Enzimi come la superossido dismutasi e la catalasi possono mitigare lo stress ossidativo causato dall'eccesso di luce, proteggendo il meccanismo fotosintetico e migliorando la conversione dell'energia luminosa.
Tolleranza allo stress:la crescita delle microalghe può essere influenzata negativamente da vari stress ambientali, come elevata salinità, fluttuazioni di temperatura e composti tossici. I biocatalizzatori possono fornire tolleranza allo stress disintossicando le sostanze nocive, riparando i componenti cellulari danneggiati e migliorando la produzione di molecole protettive dallo stress.
Riciclaggio dei nutrienti:la coltivazione di microalghe spesso genera prodotti di scarto, tra cui materia organica e sostanze nutritive. I biocatalizzatori possono facilitare il riciclaggio dei nutrienti scomponendo i prodotti di scarto e convertendoli in forme riutilizzabili. Ciò riduce la necessità di input di nutrienti esterni e promuove la produzione sostenibile di microalghe.
Produzione di metaboliti:alcuni biocatalizzatori possono produrre preziosi metaboliti che stimolano la crescita delle microalghe. Ad esempio, alcuni ceppi di batteri o lieviti possono produrre fitormoni, vitamine o altre sostanze che favoriscono la crescita e che possono essere benefiche per le microalghe.
Utilizzando biocatalizzatori, i sistemi di coltivazione delle microalghe possono raggiungere tassi di crescita più elevati, una maggiore produzione di biomassa e una maggiore efficienza di utilizzo dei nutrienti. Questi vantaggi contribuiscono alla produttività complessiva e al rapporto costo-efficacia delle industrie basate sulle microalghe, come la produzione di biocarburanti, i prodotti nutraceutici e l’acquacoltura.
