La crescente domanda di materiali sostenibili per l’industria alimentare ha alimentato l’interesse per le fonti di origine marina. Tra queste ci sono le microalghe, che sono prodotte in ambiente marino come le comuni alghe (o macroalghe), ma che a differenza di queste sono unicellulari, invisibili a occhio nudo e già coltivate in bioreattori per applicazioni nel campo alimentare, agricolo e bioenergetico.

Le microalghe come l’Arthrospira platensis (detta anche Spirulina), la Chlorella e l’Aphanizomenon sono ampiamente utilizzate per il consumo umano grazie all’alto contenuto proteico e nutritivo, mentre la Dunaliella e l’Haematococcus sono apprezzate per il loro contenuto di carotenoidi antiossidanti.

Nel settore alimentare, le microalghe sono incorporate in polveri proteiche, bevande funzionali, integratori, coloranti naturali e antiossidanti, offrendo benefici nutrizionali e per la salute. Oltre alla nutrizione umana, le microalghe stanno emergendo come una preziosa fonte di biopolimeri come polisaccaridi, proteine e lipidi, oltre a vitamine, carotenoidi, polifenoli e clorofilla.

Ricerche recenti dimostrano che i polisaccaridi e le proteine derivati dalle microalghe possono formare idrogel biodegradabili in grado di sostituire i materiali derivati dal petrolio, in linea con i principi dell’economia circolare. Una recentissima rassegna scritta da autori greci e inglesi (A. Terpou et al., 2025) esplora l’utilizzo delle microalghe per l’imballaggio alimentare. In particolare vengono valutate le proprietà delle microalghe, esaminati i meccanismi di formazione degli idrogel microalgali e le loro proprietà. Attualmente tali idrogel vengono usati nell’industria alimentare come pellicole e rivestimenti commestibili, oltre che in tecnologie avanzate come la stampa alimentare 3D. Come materiali da imballaggio biodegradabili, essi consentono il rilascio controllato di composti bioattivi, migliorando così la funzionalità e la durata di conservazione del prodotto alimentare. Infine, gli idrogel derivati dalle microalghe hanno attività antiossidanti e prebiotiche, offrendo quindi benefici per la salute. Tutte queste applicazioni degli idrogel derivati dalle microalghe sono rese possibili grazie ai progressi nelle biotecnologie e nei metodi di produzione sostenibile: le microalghe vengono coltivate con facilità e possono crescere in condizioni controllate. Inoltre, la possibilità di selezionare i ceppi e l’ottimizzazione dei processi che avvengono nei bioreattori consentono di migliorare le rese di produzione, la qualità e le proprietà funzionali dei biopolimeri prodotti dalle microalghe.

Diverse specie di microalghe mostrano un grande potenziale come fonti di idrogel. Ad esempio:

• l’Arthrospira platensis contiene proteine e polisaccaridi utili per la formazione di pellicole bioattive e commestibili, che prolungano la conservazione degli alimenti controllando l’umidità, l’ossigeno e la crescita microbica;
• la Nannochloropsis oculata si distingue per il suo contenuto di polisaccaridi, che consente la formazione di idrogel e lo sviluppo di pellicole con capacità di rilascio controllato;
• il Nostoc spp. mostra una grande capacità di formazione degli idrogel, grazie ai suoi esopolisaccaridi, che sono carboidrati sintetizzati e secreti nell’ambiente circostante. Il Nostoc spp. è spesso utilizzato in sinergia con il Porphyridium spp., che fornisce altri utili esopolisaccaridi e proteine, dotati di eccezionale stabilità in diverse condizioni di pH, salinità e temperatura, oltre che di proprietà antiossidanti, antivirali e antinfiammatorie, che giustificano il loro utilizzo nei prodotti cosmetici, nei farmaci, nei biolubrificanti e come idrocolloidi alimentari naturali.

Un concetto emergente degno di nota è la miscelazione di polisaccaridi e proteine microalgali con altri biopolimeri compatibili come il chitosano, la gelatina e le gomme vegetali (ad esempio gomma guar, xanthan gum, ecc.). Questa nuova strategia di formulazione sfrutta le interazioni sinergiche tra questi biopolimeri complementari: i composti derivati dalle alghe hanno proprietà naturali di gelificazione, emulsione e stabilizzazione, mentre il chitosano, la gelatina e le gomme vegetali hanno elevata resistenza meccanica, elasticità e proprietà barriera contro l’ossigeno e il vapore acqueo. Inoltre, alcuni progetti finanziati dall’UE si sono focalizzati sulla conversione delle microalghe in biopolimeri poliidrossialcanoati (PHA) tramite fermentazione. Questi materiali assomigliano al polipropilene per quanto riguarda le proprietà meccaniche, possono già essere modellati in vassoi, buste e bottiglie su scala pilota e hanno mostrato biodegradabilità in condizioni di compostaggio controllato.