Prodotti chimici dai rifiuti di legno

L'industria chimica di oggi si basa sul petrolio greggio: molti prodotti chimici - dalle plastiche, ai detergenti e ai solventi, ai farmaci e ai pesticidi - si basano su componenti del petrolio. Poiché le riserve di petrolio sono limitate, gli scienziati sono alla ricerca di modi per produrre questi prodotti a partire da materie prime rinnovabili.

Un team internazionale di ricercatori ha ora dimostrato una via di produzione alternativa per un importante prodotto chimico di base, l'acido succinico (vedi riquadro). Il team, guidato da Konrad Hungerbühler, professore di sicurezza e tecnologia di protezione ambientale in chimica all'ETH di Zurigo, comprendeva anche scienziati dell'EPFL e della Chalmers University of Technology di G?teborg.

Come dimostrato dai ricercatori in una valutazione completa del ciclo di vita, l'acido succinico può essere prodotto in modo economico, ecologico e sicuro dalla biomassa - con l'aiuto di batteri. I ricercatori indicano come materiale di partenza il legno o i rifiuti di cellulosa provenienti dalla silvicoltura o dall'industria della carta.

Più economico o più sostenibile

Nelle simulazioni, gli scienziati hanno confrontato diversi processi produttivi e diversi batteri ottimizzati nei laboratori dell'EPFL per la produzione biotecnologica di acido succinico. I risultati hanno mostrato che, a seconda dei batteri e dei processi utilizzati, la produzione biotecnologica dai rifiuti di legno è significativamente più economica o più ecologica rispetto alla produzione convenzionale dal petrolio grezzo. Come misura dell'impatto ambientale, i ricercatori hanno utilizzato l'energia totale richiesta per la produzione, compresa l'energia grigia (che include anche il fabbisogno energetico indiretto richiesto per la produzione di prodotti preliminari, le infrastrutture e lo smaltimento dei rifiuti).

Per uno specifico metodo di produzione biotecnologico, gli scienziati hanno calcolato che l'acido succinico può essere prodotto in modo più economico del 20% con un impatto ambientale comparabile. Con un secondo metodo che utilizza altri batteri, l'impatto ambientale potrebbe essere ridotto del 28%, a costi paragonabili a quelli del metodo tradizionale che utilizza il petrolio greggio.

Innovazione per l'industria della carta

Per produrre acido succinico, i batteri hanno bisogno di glucosio (zucchero d'uva) come materia prima. Sarebbe possibile ottenerlo dalla barbabietola da zucchero o dalla canna da zucchero. Oppure dal legno. "La componente del legno, la cellulosa, può essere convertita in glucosio con l'aiuto di un acido", spiega Merten Morales, dottorando del gruppo di Hungerbühler e primo autore dello studio attuale.

Gli scienziati hanno confrontato la produzione di acido succinico dalla barbabietola da zucchero con quella dai rifiuti del legno. In termini di efficienza economica, compatibilità ambientale e sicurezza, le differenze sono trascurabili. "Se è possibile utilizzare gli scarti del legno, ad esempio quelli della silvicoltura, è bene farlo", afferma Morales. "Perché non si entra in competizione con l'approvvigionamento alimentare".

Il nuovo metodo sarebbe interessante anche per l'industria della carta. Infatti, i lisciviati contenenti cellulosa si accumulano come rifiuti. Attualmente non vengono utilizzate, ma sarebbero adatte come fonti di glucosio. "L'industria cartaria europea potrebbe tornare a essere più competitiva di fronte alla forte concorrenza estera se riuscisse a raffinare i prodotti di scarto e a venderli con un valore aggiunto", afferma Morales. Tuttavia, l'ingegnere chimico sottolinea che la costruzione di un impianto di produzione biotecnologico è un investimento a lungo termine. Prima che un'azienda faccia questo investimento, vuole sapere se ne vale la pena. "Con il nostro lavoro, ora abbiamo risposto a questa domanda in modo affermativo".

Lo studio è stato condotto nell'ambito del Programma Nazionale di Ricerca Risorsa Legno (pagina esternaPNR 66).