Come si produce il bioetanolo

16 ottobre 2008
Come si produce il bioetanolo


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La canna da zucchero ed il mais sono le materie prime maggiormente impiegate per la produzione di biodiesel grazie a storici accordi agricoli rispettivamente in Brasile e negli Stati Uniti. In Europa il Bioetanolo è prodotto utilizzando frumento (50%), orzo (20%) e barbabietole da zucchero (30%), e la produzione europea di bioetanolo nel 2005 ha superato i 910 milioni di litri, con un aumento del 73% rispetto all’anno precedente. I principali poli europei di produzione sono in Spagna, Germania, Svezia e Francia.

Quando si utilizza una materia prima a base di zucchero, la pianta è prima frantumata e setacciata per separare le componenti zuccherine, poi si unisce lievito di birra all’impasto affinché gli zuccheri fermentino producendo alcool e anidride carbonica. La frazione liquida è quindi distillata per produrre etanolo alla concentrazione richiesta dal mercato. Se l’etanolo deve essere mescolato alla benzina, è necessario che sia “anidro” quindi l’acqua rimanente è allontanata. Negli impianti che utilizzano come materia prima la canna da zucchero, le “bagasse” (le fibre legnose composte da cellulosa e lignina che restano dopo l’estrazione del succo dalla canna) vengono solitamente bruciate per produrre calore di processo.

Quando si utilizza un cereale amidaceo come materia prima, il processo produttivo ha inizio con la separazione, la selezione e la macinatura dei semi, poi sono utilizzati degli enzimi (le amilasi) per convertire gli amidi in zuccheri fermentabili. Da questo punto in poi il processo è simile a quello impiegato per le colture zuccherine, sebbene in questo caso vengano impiegati combustibili fossili (di solito gas naturale) per produrre il calore di processo.

Il processo di produzione di etanolo da cereali dà origine anche ad alcuni sottoprodotti interessanti, come per esempio un mangime animale ricco di proteine (il cosiddetto Distillers Dry Grain with Soluble o DDGS) o prodotti dolcificanti, a seconda della materia prima specifica impiegata e del processo utilizzato.

L’aumento delle superfici agricole destinate a colture energetiche per la produzione di biocombustibili origina inevitabilmente controversie circa lo sfruttamento dei terreni a causa della potenziale competizione con le colture alimentari e la loro conversione ad uso industriale. Molti studi hanno cercato di valutare il fabbisogno di aree per le colture da etanolo. La resa in bioetanolo per ettaro dipende ovviamente dalla coltura utilizzata, ma è possibile riferirsi alla produttività media europea (pesata per tipo di coltura) che è attualmente stimata intorno ai 2790 litri per ettaro (basata su una resa media in semi di 7 tonnellate per ettaro e 400 litri per tonnellata).

Con i minimi incrementi di produttività agricola attesi nei prossimi anni, si stima che se il bioetanolo dovrà sostituire il 5% dell’utilizzo europeo di benzina entro il 20101, dovrà essere utilizzato circa il 5% della superficie coltivabile in Europa, e una tale superficie sarebbe sicuramente inferiore a quella che si prevede debba essere dedicata alla produzione totale di biocombustibili.

Sebbene il bioetanolo possa essere prodotto con successo nei climi temperati, i climi tropicali sono più adatti per garantire una alta produttività – in Brasile, con la canna da zucchero si producono circa 6200 litri per ettaro (stima basata su una resa della coltura di 69 tonnellate e 90 litri per tonnellata). La produttività di bioetanolo da canna è alta anche in India con rese di circa 5300 litri per ettaro. Cifre di tale portata riferite ai paesi sopraccitati portano a serie riflessioni in materia di convenienza energetica dell’importazione di bioetanolo per il mercato europeo. Se il bioetanolo da canna da zucchero dovesse diventare una commodity mondiale, appare scontato che il Sud America, l’India, il Sud-est Asiatico e l’Africa potrebbero diventare i maggiori esportatori.

Un altro approccio al problema del bioetanolo nei paesi temperati è rappresentato dalla ricerca volta ad aumento delle varietà e delle rese delle colture disponibili alle nostre latitudini. Si stanno sviluppando diversi processi in grado di convertire la biomassa cellulosica (oltre agli amidi ed agli zuccheri) in bioetanolo, utilizzando la lignina per produrre combustibile. Questi processi comportano la conversione della cellulosa in molecole di zuccheri a 5/6 atomi di carbonio (saccarificazione) con processi sia chimici che fisici come l’idrolisi acida, o con l’utilizzo di enzimi biologici. Si stanno inoltre studiando sistemi avanzati per far avvenire le fasi di saccarificazione e fermentazione in un unico contenitore in cui la cellulosa, gli enzimi ed i microrganismi in fermentazione formano una singola “comunità microbica”. Le specie vegetali più adatte per questo tipo di idrolisi enzimatica sembrerebbero essere il pioppo e il panicum.

Maggiori informazioni:
Comitato Termotecnico Italiano

Via Scarlatti 29 – 20124 Milano
www.cti2000.it




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