Nel presente rapporto sono riportati i risultati di prove sperimentali volte a studiare e ottimizzare processi di elettrometanogenesi. Questa biotecnologia innovativa si avvale di sistemi elettrochimici microbici per la produzione di metano da CO₂, in una logica di power-to-gas (BEP2G). Nell’ambito delle sperimentazioni condotte, sono stati selezionati microorganismi idrogenotrofi della Famiglia Metanobacteriaceae (dominio Archaea) da un digestato di biogas, in sistemi bioelettrochimici a doppia camera. Il metano prodotto, pari a 0,3 – 0,8 mol/m²g (normalizzato all’area del catodo), è di poco inferiore alle rese riportate in letteratura. Sono stati, inoltre, studiati materiali per gli elettrodi ad alta superficie (multicompositi porosi di terracotta e biochar) e carboni azotati drogati con Cu e idrossiapatite (HAP) quali catalizzatori chimici innovativi della riduzione della CO₂ (CO₂RR). I nuovi materiali dopati con Cu/HAP hanno mostrato un’efficienza di CO₂RR >80%, favorendo la generazione di formiato, un precursore del metano facilmente biodegradabile dagli archei metanogeni idrogenotrofi. Sono state, inoltre, svolte sperimentazioni a 80°C con batteri ipertermofili produttori di idrogeno in sistemi a doppia camera. I risultati hanno confermato una forte affinità della specie Thermotoga neapolitana per gli elettrodi polarizzati nell’intervallo tra 0 – 1,2 V vs SHE. L’impiego di questi batteri, e dei catalizzatori chimici sperimentati, potrebbe rappresentare una via innovativa di elettrometanogenesi, più efficiente e a costi competitivi.

Sulla base dei risultati ottenuti, è stato elaborato un disegno sperimentale volto a definire i parametri chiave per ottimizzare le rese in metano del processo di elettrometanogenesi. È stato sviluppato un apparato sperimentale per l’esecuzione in parallelo di un numero ottimizzato di test utilizzando l’inoculo arricchito di Metanobacteriaceae. Gli esperimenti individuati (24) potranno fornire riscontri statisticamente significativi sia in relazione ai dati di letteratura, sia alle strade innovative individuate. I parametri considerati nel disegno sperimentale sono: i) il tipo di materiale, ii) l’area superficiale degli elettrodi, iii) la temperatura e iv) il pH. Ulteriori test di elettrometanogenesi saranno svolti alla temperatura di 80°C, utilizzando ceppi puri di microrganismi e celle a singola e doppia camera, al fine di verificare quale dei processi sperimentati (mesofilo o ipertermofilo), fornisce rese in metano più elevate.