Impatto Ambientale della valorizzazione di residui ligno-cellulosici. Caso di una bioraffineria integrata

Il processo di produzione di bioetanolo a partire dal bagasso di canna da zucchero non è industrialmente attivo e di conseguenza per ottenere una stima affidabile dei dati relativi alla produttività (litri di etanolo/tonnellata di bagasso) ed al rendimento energetico (energia generata in eccedenza/tonnellata di bagasso), si è ricorsi alla simulazione numerica. Dopo numerose ricerche si è riusciti a individuare ed a creare una collaborazione con il dipartimento di biotecnologie della Minnesota University che nel corso degli ultimi anni si è specializzato nella produzione di etanolo a partire da biomasse lignocellulosiche.

In particolare, il gruppo di ricerca ha studiato le differenti materie prime che potessero risultare adeguate al processo, individuandone quattro particolarmente adatte in quanto a composizione, quantità e sensibilità agli enzimi. Successivamente ha sviluppato un modello numerico con lo scopo di simulare il funzionamento di una bioraffineria di ultima generazione. Tale impianto include un sistema di idrolisi enzimatica della biomassa con il fine di produrre etanolo attraverso la fermentazione della cellulosa e dell’emicellulosa integrato ad un impianto di gassificazione della lignina che permette di generare biosyngas (utile alla produzione di energia o ad ulteriori processi di sintesi). Ad oggi rappresenta una delle massime avanguardie nel campo della valorizzazione di materia lignocellulosica. La ragione per cui si è scelta tale simulazione numerica è che una delle biomasse scelte dai ricercatori americani fu la paglia residuale generata dalle coltivazioni di granturco ed essa presenta caratteristiche chimico fisiche molto simili a quelle del bagasso della canna da zucchero.

In collaborazione con il professor Shri Ramaswamy del dipartimento di Biotecnologie dell’università statunitense si è pensato di raccogliere le informazioni sufficienti a riformulare l’input del programma adattandolo al residuo lignocellulosico più abbondante del sud America. Per ottenere dati sufficientemente realistici in quanto a potenziale di biomassa disponibile, come spiegato in precedenza, si è scelto di analizzare l’esempio di una bioraffineria di media portata, l’usina di Sao Manuel, situata nella provincia di Botucatu, nell’entroterra dello stato di San Paolo. Si sono raccolti i dati riguardanti il potenziale di biomassa disponibile mentre le caratteristiche chimico-fisiche del bagasso della canna da zucchero sono state ottenute dalla letteratura; con tali informazioni è stato simulato il processo di produzione di etanolo a partire dal bagasso della canna da zucchero al fine di ottenere informazioni riguardanti i litri di etanolo e l’energia elettrica generata per kg di bagasso processato.