Produzione di bioetanolo da effluenti del settore lattiero-caseario con Kluyveromyces marxianus

Il siero di latte e la scotta sono effluenti provenienti rispettivamente dal processo di trasformazione del latte in formaggio e ricotta. Il siero di latte contiene minerali, lipidi, lattosio e proteine; la scotta contiene principalmente lattosio. Il siero può essere riutilizzato in diversi modi, come l'estrazione di proteine o per l’alimentazione animale, mentre la scotta è considerata solamente un rifiuto. Inoltre, a causa degli ingenti volumi di siero prodotti nel mondo, vengono a crearsi seri problemi ambientali e di smaltimento. Destinazioni alternative di questi effluenti, come le trasformazioni biotecnologiche, possono essere un modo per raggiungere il duplice obiettivo di migliorare il valore aggiunto dei processi agroindustriali e di ridurre il loro impatto ambientale. In questo lavoro sono state studiate le condizioni migliori per produrre bioetanolo dal lattosio del siero e della scotta. Kluyveromyces marxianus è stato scelto come lievito lattosio-fermentante. Sono state effettuate fermentazioni su scala di laboratorio aerobiche e anaerobiche in batch, fermentazioni semicontinue in fase dispersa e con cellule immobilizzate in alginato di calcio,. Diverse temperature sono state testate per migliorare la produzione di etanolo. Le migliori prestazioni, per entrambe le matrici, sono state raggiunte a basse temperature (28°C). Anche le alte temperature sono compatibili con buone rese di etanolo nelle fermentazioni con siero. Ottimi risultati si sono ottenuti anche con la scotta a 37°C e a 28°C. Le fermentazioni semicontinue in fase dispersa danno le migliori produzioni di etanolo, in particolare con la scotta. Invece, l'uso di cellule di lievito intrappolate in alginato di calcio non ha migliorato i risultati di processo. In conclusione, entrambi gli effluenti possono essere considerati adatti per la produzione di etanolo. Le buone rese ottenute dalla scotta permettono di trasformare questo rifiuto in una risorsa.

Evaluation of the photosynthetic efficiency of sweet sorghum under drought and cold conditions

Sweet sorghum, a C4 crop of tropical origin, is gaining momentum as a multipurpose feedstock to tackle the growing environmental, food and energy security demands. Under temperate climates sweet sorghum is considered as a potential bioethanol feedstock, however, being a relatively new crop in such areas its physiological and metabolic adaptability has to be evaluated; especially to the more frequent and severe drought spells occurring throughout the growing season and to the cold temperatures during the establishment period of the crop. The objective of this thesis was to evaluate some adaptive photosynthetic traits of sweet sorghum to drought and cold stress, both under field and controlled conditions. To meet such goal, a series of experiments were carried out. A new cold-tolerant sweet sorghum genotype was sown in rhizotrons of 1 m3 in order to evaluate its tolerance to progressive drought until plant death at young and mature stages. Young plants were able to retain high photosynthetic rate for 10 days longer than mature plants. Such response was associated to the efficient PSII down-regulation capacity mediated by light energy dissipation, closure of reaction centers (JIP-test parameters), and accumulation of glucose and sucrose. On the other hand, when sweet sorghum plants went into blooming stage, neither energy dissipation nor sugar accumulation counteracted the negative effect of drought. Two hybrids with contrastable cold tolerance, selected from an early sowing field trial were subjected to chilling temperatures under controlled growth conditions to evaluate in deep their physiological and metabolic cold adaptation mechanisms. The hybrid which poorly performed under field conditions (ICSSH31), showed earlier metabolic changes (Chl a + b, xanthophyll cycle) and greater inhibition of enzymatic activity (Rubisco and PEPcase activity) than the cold tolerant hybrid (Bulldozer). Important insights on the potential adaptability of sweet sorghum to temperate climates are given.