La nuova tecnologia rileva la salute delle colture di alghe

algaeurope.org   Donne di alghe

Una nuova tecnologia sviluppata presso l'UC San Diego utilizza la spettrometria di massa a ionizzazione chimica per avvisare i coltivatori di alghe quando cambiano le firme di gas volatili, consentendo loro di raccogliere colture di alghe quando sono attaccati da organismi contaminanti.

A team di chimici dell'Università della California di San Diego (UCSD), in una ricerca finanziata dal Dipartimento dell'Energia, ha sviluppato una tecnologia per la misurazione in tempo reale della salute delle colture di alghe che potrebbe far risparmiare centinaia di milioni di dollari in perdite di biomassa.

“Per avere abbastanza alghe per fornire materiali rinnovabili, che si tratti di biocarburanti, bioplastiche o nutraceutici, dobbiamo trovare modi per aumentare la produzione e la resa delle alghe. Mantenere le alghe in salute è un modo per farlo", ha affermato Robert Pomeroy, Senior Lecturer presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica della UCSD.

Il Dr. Pomeroy è l'autore senior del documento di ricerca pubblicato su Atti della National Academy of Sciences, ottobre 2021, e ha guidato lo sviluppo della tecnologia con il coautore della carta Ryan Simkovsky.

Un nuovo metodo di valutazione dei gas volatili

Il metodo più competitivo dal punto di vista economico per coltivare le alghe è coltivarle in stagni di canalizzazione su larga scala. La produzione di biomassa aperta, tuttavia, rende la loro crescita vulnerabile alla contaminazione da parte di una serie di microscopici invasori di stagni, inclusi virus, batteri e funghi che possono decimare le colture di alghe in poche ore.

Il team dell'UCSD ha sviluppato un nuovo metodo per valutare i gas volatili, composti organici spesso emessi da processi microbici.

Ricercatori sulla salute delle colture di alghe

La studentessa laureata alla UC San Diego Alexia Moore (a sinistra) e il recente dottorando Jon Sauer sono co-autori di un nuovo documento di ricerca PNAS che descrive una nuova tecnologia che monitora la salute delle colture di alghe.

Utilizzando uno strumento sviluppato nel laboratorio del professor Kimberly Prather dell'UCSD, i ricercatori hanno ideato un modo automatizzato per eseguire misurazioni in tempo reale dei gas volatili utilizzando la spettrometria di massa a ionizzazione chimica, o CIMS, un metodo precedentemente utilizzato in medicina, difesa e applicazione della droga.

La tecnologia monitora continuamente la normale salute delle alghe monitorando le loro emissioni di gas volatili durante i loro cicli di crescita e fioritura. Quando organismi invasori o predatori attaccano e inducono stress, ciò si traduce in un cambiamento nelle firme di gas volatili. Utilizzando CIMS, gli scienziati hanno dimostrato di poter rilevare istantaneamente l'interruzione e avvisare i coltivatori di alghe affinché agiscano per salvare il raccolto.

Salvare il raccolto

"Se sapessi che c'è stato un attacco al raccolto, da parte di insetti o batteri, allora potresti mitigare il danno o staccare la spina e raccogliere prima che si verifichino danni", ha affermato il dott. Pomeroy, che lavora con il chimico Mike Burkart e il biologo Steve Mayfield in Programma Cibo e carburante per il 21° secolo. “I batteri sono costruiti per attaccare e mangiare le alghe e la loro crescita è esponenziale. Potresti stare bene un giorno con delle belle alghe verdi e il giorno dopo è un pasticcio marrone, fangoso. Quindi, non è come perdere il 10 percento del raccolto di grano: da un giorno all'altro potresti perdere l'intero raccolto di alghe”.

Il sistema CIMS, hanno notato i ricercatori nei loro esperimenti, ha rilevato contaminazioni di pascolo da organismi infettivi da 37 a 76 ore prima rispetto ai metodi di monitoraggio tradizionali che sono stati utilizzati per anni, tra cui la microscopia e la fluorescenza.

"Questo è un eccellente esempio di come la spettrometria di massa che è stata sviluppata per una diversa applicazione (misurazione delle emissioni oceaniche in fase gassosa) viene ora utilizzata per affrontare un altro problema di rilevanza sociale", ha affermato il professor Prather, direttore fondatore del National Science Foundation Center for Impatti dell'aerosol sulla chimica dell'ambiente (CAICE). "Ci sono infinite applicazioni nel campo dell'ambiente e della salute per come queste misurazioni di spettrometria di massa online possono essere utilizzate per affrontare problemi impegnativi".

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