Nuova vita in Italia per la prima bioraffineria di seconda generazione al mondo su scala industriale basata su biocatalisi e chimica verde (Proesa®)

A Crescentino riparte con Versalis la bioraffineria in grado di convertire scarti vegetali in bioetanolo

L’aspetto rivoluzionario della bioraffineria

Nel gennaio 2013 a Crescentino, in provincia di Vercelli, entrava in funzione la prima bioraffineria al mondo su scala industriale (Fig. 1) in grado di convertire biomasse lignocellulosiche in bioetanolo. Ad oggi, il bioetanolo rappresenta il biocarburante più utilizzato al mondo.

Fotografia della bioraffineria di Crescentino
Figura 1 – Fotografia della bioraffineria Beta Renewables di Crescentino

Tale notizia fece il giro del mondo poiché, per la prima volta nella storia, un impianto industriale era in grado di convertire delle biomasse non alimentari in un biocombustibile non inquinante. Ancora oggi, tutti i principali impianti industriali per la produzione di bioetanolo si basano sull’utilizzo di biomasse amidacee, facili da idrolizzare in zuccheri, che, tuttavia, rappresentano una risorsa di interesse alimentare. Di conseguenza, da questo dualismo è nato, sin dagli anni ’90, il dibattito di natura etica sull’uso più giusto delle risorse naturali rinnovabili, soprattutto nei paesi in via di sviluppo: energia o alimentazione?

Pertanto, la nascita della prima bioraffineria alimentata da biomasse non alimentari ha rappresentato una soluzione rivoluzionaria a tale problema. Infatti, molte aziende nazionali ed internazionali, operanti nel settore dell’energia, stavano puntando e continuano tuttora a puntare allo sviluppo di processi analoghi.

I protagonisti della storia, il rischio di fallimento e il lieto fine

La tecnologia innovativa su cui si basa la bioraffineria di Crescentino prende il nome di Proesa® (PROduzione di Etanolo da biomasSA). Essa è stata messa a punto nei laboratori della Beta Renewables, una joint venture tra Biochemtex, società di ingegneria del gruppo Mossi-Ghisolfi, il fondo americano TPG (Texas Pacific Group) e l’azienda danese Novozymes, leader nella bio-innovazione.

Tutto sembrava procedere positivamente. Infatti, molte aziende energetiche in Brasile erano interessate all’acquisto e all’implementazione della promettente tecnologia brevettata. Tuttavia, nel 2017, il Gruppo Mossi-Ghisolfi ha fatto richiesta della procedura di concordato preventivo al Tribunale di Alessandria per evitare il fallimento. Sfortunatamente, a trascinare l’azienda verso il concordato è stato un fallimentare e mastodontico investimento in Texas per la realizzazione del più grande stabilimento al mondo di produzione del polietilene tereftalato (PET), ossia una resina termoplastica della famiglia dei poliesteri. Tutto ciò ha avuto come grave conseguenza la chiusura dell’impianto di Crescentino.

Fortunatamente, nel 2018, al termine del procedimento competitivo disposto dal tribunale di Alessandria, Versalis, l’azienda chimica italiana di ENI, si è aggiudicata le quattro aziende del gruppo Mossi-Ghisolfi che operavano nel settore della chimica verde: Biochemtex, Beta Renewables, Italian Bio Products (Ipb) e Ipb energia. Ciò ha permesso nuovamente, agli inizi del 2020, la riapertura e il riavvio dell’impianto di Crescentino.

Cos’è una bioraffineria?

Per analogia con le raffinerie da petrolio, una bioraffineria è una piattaforma tecnologica complessa destinata a produrre, in maniera ecosostenibile e a partire da risorse rinnovabili, una vastissima gamma di bioprodotti, biomateriali, biocombustibili, mangimi per animali e/o energia.

La bioraffineria è un sistema che integra processi di conversione della biomassa di natura chimica, fisica e/o microbiologica, purché a basso impatto ambientale. L’obiettivo è utilizzare le diverse componenti della biomassa (amido, olio, cellulosa, emicellulosa, proteine, lignina) per la produzione di composti chimici ad elevato valore aggiunto per l’industria, o di molecole (glicerina, acido lattico, acido levulinico) destinate a successive trasformazioni chimico-fisiche e/o enzimatiche.

Le bioraffinerie possono essere classificate in tre generazioni in funzione della tipologia di biomassa utilizzata: quelle di prima generazione si basano su biomasse amidacee appartenenti però alla filiera alimentare; quelle di seconda generazione si basano sulla valorizzazione delle biomasse lignocellulosiche e/o residuali; quelle di terza generazione si basano sull’utilizzo delle microalghe.

La tecnologia Proesa®

La tecnologia Proesa® (Fig. 2), basata su circa 20 differenti brevetti, permette di ottenere bioetanolo da biomasse di seconda generazione, come la canna comune o gigante (Arundo donax L.), una coltura infestante in grado di crescere su terreni inquinati o non idonei per le coltivazioni di interesse alimentare, la paglia, il miscanto e il sorgo, che non prevedono conflitti tra l’uso alimentare e quello energetico.

Schema di processo della tecnologia Proesa

Figura 2 – Rappresentazione schematica della tecnologia Proesa®

Tale processo si basa su quattro fasi principali: il pretrattamento della biomassa, l’idrolisi enzimatica mediante enzimi all’avanguardia brevettati Cellic®, la fermentazione alcolica, mediante un ceppo brevettato di Saccharomyces cerevisiae in grado di metabolizzare sia zuccheri C6 sia zuccheri C5 e la distillazione dell’etanolo. L’unico sottoprodotto apparente di tale processo è la lignina che, però, viene riutilizzata per la produzione dell’energia necessaria per alimentare l’impianto stesso, in accordo con la visione di processo integrato privo di effluenti da smaltire.

Gli step chiave di questa tecnologia riguardano gli aspetti agronomici (sperimentazione in campo e selezione delle colture più adeguate al territorio), il pretrattamento steam-explosion della biomassa in impianti in continuo, l’idrolisi enzimatica di cellulosa ed emicellulosa e la fermentazione degli zuccheri pentosi (xilosio e arabinosio) ed esosi (glucosio) ad etanolo.

Il successo di tale tecnologia si basa essenzialmente sulla possibilità di utilizzare diverse materie prime lignocellulosiche e di scarto senza alterare significativamente la resa del processo. Infatti, ciò permette di avere a disposizione una fornitura continua dell’impianto durante tutto l’anno senza il rischio di dipendere dalla stagionalità e dalla produzione variabile anno per anno delle colture selezionate.

Biocatalisi e chimica verde per un futuro sostenibile

Ancora una volta, il successo di questa tecnologia innovativa e rivoluzionaria getta le sue fondamenta sulla sinergia tra approcci biotecnologici (idrolisi enzimatica, processi fermentativi) e approcci chimici (pretrattamento steam-explosion, distillazione).

La microbiologia, con la sua ampia varietà di microrganismi e metabolismi ha permesso: a) lo sviluppo di cocktail enzimatici altamente efficienti nell’idrolisi di cellulosa ed emicellulosa; b) l’isolamento di un ceppo di lievito di birra in grado di fermentare elevate quantità di monosaccaridi, di resistere agli inibitori furanici presenti negli idrolizzati lignocellulosici e di produrre elevate concentrazioni di etanolo senza soffrire significativamente dell’inibizione da prodotto.

La diffusione di tecnologie green e sostenibili come quella Proesa®, a favore di una bioeconomia e un’economia circolare, insieme alla riduzione delle emissioni gassose inquinanti e alla corretta gestione dei rifiuti potranno permettere il superamento dei principali problemi ambientali, sociali ed economici del nostro millennio.

Nicola Di Fidio

Sitografia:

Bibliografia:

  • Sandro Cobror (29 maggio 2012). La Tecnologia PROESA®: la prima Bioraffineria in Italia di scala industriale [File PDF]. Estrapolato da: http://www.megaliafoundation.it/conv.maggio12/docs/Cobror.pdf
  • De Bari, I., Liuzzi, F., Villone, A., & Braccio, G. (2013). Hydrolysis of concentrated suspensions of steam pretreated Arundo donax. Applied energy, 102, 179-189.

Crediti immagini:

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