Il legno assicura materie prime per l’industria chimica ecocompatibili
Il legno contiene composti preziosi che possono fungere da materia prima nella produzione di sostanze chimiche, materiali e combustibili biocompatibili. Tuttavia, questi composti sono presenti in matrici fibrose complesse che devono essere trattate per diventare accessibili. Un esempio è la presenza di zuccheri nelle loro forme polimeriche di cellulosa ed emicellulosa, i quali non possono essere usati così come sono per la produzione di etanolo e butanolo. Inoltre, la struttura complessa della lignina dipende dal tipo e dall’età del legno che la contiene. La lignina può essere usata per produrre calore ed energia, ma può essere anche valorizzata in modi diversi per ottenere prodotti finali o coprodotti quali gli agenti leganti in carbonio biologico. L’obiettivo del progetto BIOFOREVER, finanziato dall’UE, consisteva nel dimostrare la fattibilità di una bioraffineria europea per la produzione di zuccheri lignocellulosici, di lignina/ligninsolfonati e di altri prodotti a valle, tra cui: agenti leganti in carbonio, enzimi, etanolo, butanolo, acido 2,5-furandicarbossilico (FDCA), nanocellulosa e acidi di resina. L’iniziativa ha ricevuto i finanziamenti dall’impresa comune Bioindustrie, un partenariato pubblico-privato tra l’UE e il settore industriale.
Un esame delle catene del valore
BIOFOREVER comprende 14 soggetti industriali di punta impegnati nell’approvvigionamento, nel pre-trattamento, nella lavorazione a valle, nella modellazione tecnoeconomica e nella progettazione del processo delle materie prime, nonché nello sviluppo e nelle ricerche di mercato. «Ci siamo concentrati sull’abete, sul pioppo e sui rifiuti lignei, ma abbiamo anche valutato altre materie prime lignocellulosiche per ottenere le catene del valore più sostenibili e commercialmente fattibili», afferma Adriana Contin, coordinatrice del progetto. Il consorzio ha dimostrato il potenziale della biomassa lignocellulosica come una materia prima per l’industria chimica stabilendo diverse nuove catene del valore sostenibili e competitive in termini di costi sulla base di differenti fonti di materie prime in legno lignocellulosiche. «Abbiamo utilizzato i risultati per stabilire le combinazioni ottimali di materie prime, tecnologie di bioraffineria, prodotti finali e mercati, oltre a consentire una corretta attuazione di queste catene del valore in una bioraffineria su scala commerciale come passo successivo», spiega Contin. I ricercatori hanno valutato le catene del valore provenienti da quattro tipi diversi di legno, tramite quattro diverse tecnologie di pre-trattamento per nove prodotti biocompatibili, utilizzando una valutazione a più criteri quali: disponibilità, lavorabilità, sostenibilità, requisiti legislativi e costi. Hanno poi dimostrato le catene del valore selezionate su una scala pre-commerciale, producendo butanolo, acidi di resina, enzimi cellulolitici, agenti leganti in carbonio, fruttosio, etanolo e zuccheri speciali. Ulteriori attività per l’FDCA saranno riprese nel progetto faro per l’industria biocompatibile PEFerence.
Benefici ambientali e per la salute
Sulla base dei risultati dimostrativi su scala pre-commerciale, i membri del consorzio hanno condotto una valutazione tecno-economica dettagliata, confrontando in modo approfondito quattro diversi processi concorrenti di pre-trattamento. L’analisi del ciclo di vita (LCA, Life-Cycle Assessment) ha mostrato che gli zuccheri cellulosici possono assicurare una riduzione di CO2 in determinati scenari rispetto agli zuccheri di prima generazione. L’utilizzo della frazione di lignina come materia prima per la produzione energetica contribuisce significativamente all’LCA. Come prodotto finale biocompatibile, l’etanolo proveniente dal legno di scarto sembra essere lo sbocco maggiormente valido dal punto di vista economico, data la situazione attuale del mercato. L’etanolo può fungere da biocarburante ma può anche essere utilizzato come un elemento costitutivo chimico intermedio, rappresentando un primo passo verso un’attuazione più estesa delle tecnologie biocompatibili. È stato preparato un pacchetto ingegneristico concettuale utilizzabile come base per le prossime fasi nell’attuazione del progetto BIOFOREVER. Per quanto riguarda l’utilizzo dei sottoprodotti, un ligninsolfonato specifico si è mostrato un valido sostituto del catrame di carbone attualmente utilizzato come agente legante in carbonio. «L’utilizzo di tali agenti leganti biocompatibili ridurrà le emissioni di idrocarburi policiclici aromatici per i lavoratori degli impianti di alluminio e diminuirà le emissioni di GES dalla produzione di alluminio», conclude Contin.
Parole chiave
BIOFOREVER, materie prime, legno, catena del valore, lignocellulosico, ligninsolfonato, analisi del ciclo di vita
