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La produzione di bio-idrogeno da scarti agro-industriali attraverso fermentazione è una delle alternative rinnovabili per la produzione di biogas più promettente. In questo studio sarà valutata la produzione di idrogeno tramite dark fermentation (DF), con l'utilizzo di consorzio microbico inoculato da fanghi attivi pretrattati termicamente e siero di latte come substrato nutritivo. Gli effluenti derivanti dalla DF del siero di latte sono un ulteriore risorsa poiché comprendono principalmente acidi grassi voltatili, valorizzabili attraverso la produzione di biopolimeri. Tramite un approccio microbiologico innovativo saranno descritte, sia le capacità d'immagazzinamento del pool microbico, sia un'indagine accurata dell'efficienza dei singoli gruppi batterici, per una selezione dei più promettenti e un potenziamento biologico del sistema. Attraverso la tipizzazione microbiologica: classica (microscopia e conta batterica) e innovativa (metagenomica e metodi molecolari), verranno studiate le funzioni e sfruttate le potenzialità applicative dei microrganismi.
L'innovazione della ricerca è rappresentata dalla messa a punto di sistemi biotecnologici che consistono nell'adottare due distinti stadi: il primo per la produzione di bioidrogeno e di acidi grassi volatili, il secondo per la valorizzazione dei sottoprodotti del primo stadio attraverso la produzione di biopolimeri di sintesi microbica. I Poliidrossialcanoati (PHAs) sono materiali biopolimerici sintetizzati da un vasto numero di ceppi batterici. Sono noti per il loro utilizzo come bioplastiche perché hanno delle proprietà chimico fisiche simili alle plastiche convenzionali.
Lo scopo è di attuare un processo che sia completamente sostenibile e innovativo, efficace in termini di produzione di bio-idrogeno e biopolimeri, accoppiando i due stadi consecutivi si riducono al minimo gli sprechi, si abbassando i costi di utilizzo di substrati e si crea un sistema sostenibile.