Riuso in agricoltura di biomasse microalgali provenienti da diverse fonti e dei loro estratti

Under the current scenario, the use and development of new plant biostimulants has become a common practice in agriculture, providing a number of benefits in stimulating plant growth and potentially contributing to a more sustainable and resilient agriculture. Moreover, they offer an alternative to synthetic products, which have increasingly failed out of favour with consumers. A new emerging class of biostimulants is represented by microalgae-based products. However, the economic viability of microalgae production for agricultural purposes faces challenges. This being considered, the present thesis has been carried out to implement a methodological approach based on the use of microalgae to improve crop productivity while ensuring an easy and feasible approach for microalgae growth. As a starting base of the study, the research focused on the application of a cellular extract of Chlorella vulgaris as a biostimulant in lettuce cultivation. Lettuce plantlets underwent two different treatment modalities, foliar spray and root drenching. Both application methods successfully increased plant growth, stimulating some plant enzymes involved in primary and secondary metabolism. Subsequequently, a phycoremediation process was performed on a laboratory scale to evaluate the decontamination performance and growth potential of microalgae on waste substrate. The evidence showed that applying microalgae in wastewater treatment allows two main goals: water remediation and microalgae biomass production. Finally, microalgae biomasses cultivated on wastewater were investigated as soil inoculants. The results indicated that the addition of microalgae cells to the soil successfully improved plant growth by stimulating nitrogen assimilation through the enhancement of the key enzymes of this pathway and improving overall soil fertility. Finally, a considerable reduction in nitrogen losses in groundwater was also observed as a consequence of the addition of microalgae cells in the soil.

Nell'attuale scenario, l’uso di nuovi biostimolanti vegetali è diventato una pratica comune, fornendo numerosi vantaggi nel migliorare la crescita delle piante e contribuendo allo sviluppo di un'agricoltura più sostenibile e resiliente. Inoltre, offrono un'alternativa ai prodotti sintetici, che stanno perdendo consenso tra i consumatori. Una nuova classe emergente di biostimolanti è rappresentata dai prodotti a base di microalghe. Tuttavia, la produzione di microalghe per applicazioni in agricoltura non è economicamente vantaggiosa. La presente tesi è stata realizzata per implementare un approccio metodologico basato sull'uso di microalghe per migliorare la produttività delle colture e garantire allo stesso tempo una loro produzione economicamente sostenibile. In particolare, la ricerca si è concentrata sull'applicazione di un estratto cellulare di Chlorella vulgaris come biostimolante nella coltivazione della lattuga. Le plantule di lattuga sono state sottoposte a due diverse modalità di trattamento, irrorazione fogliare e somministrazione radicale. Entrambe le modalità di applicazione hanno aumentato la crescita delle piante, stimolando alcuni enzimi coinvolti nel metabolismo primario e secondario. Inoltre, è stato condotto uno studio su scala di laboratorio per valutare le prestazioni di decontaminazione di acque reflue (phycoremediation) e la capacità di crescita delle microalghe su un substrato di scarto. I risultati hanno mostrato che la phycoremediation consente di ottenere due importanti obiettivi: la bonifica dell'acqua e la produzione di biomasse. Quest’ultime, ottenute dalla phycoremediation, sono state studiate come biomasse direttamente aggiunte al suolo. I risultati hanno mostrato che l'aggiunta di cellule di microalghe è in grado di migliorare la crescita delle piante, stimolando l'assimilazione dell'azoto, e contemporaneamente migliorare la fertilità biochimica del suolo stesso. Infine, è stata osservata una considerevole riduzione delle perdite di azoto nelle acque sotterranee in seguito all'aggiunta di cellule di microalghe nel suolo.