Destinare le deiezioni zootecniche alla produzione di bioetanolo attraverso i processi di idrolisi e fermentazione alcolica? E' possibile. E la resa tecnica è molto promettente, soprattutto per quanto riguarda la fermentazione della frazione solida del liquame delle vacche da latte.
La sfida di domani sarà quella di perfezionare ulteriormente questi due passaggi tecnologici, per arrivare magari ad industrializzare l'intero processo e inserire anche questa tipologia di biomassa tra quelle destinate alla produzione di biocarburanti.
Sono i primi risultati conseguiti dal progetto triennale “Zootanolo”. Un progetto, “La produzione del bioetanolo come valorizzazione energetica innovativa dei reflui zootecnici”, che è partito nel 2010 e che è stato sviluppato dalla Fondazione Edmund Mach di San Michele all'Adige (Tn), in collaborazione con il Centro di ecologia teorica e applicata (Ceta) di Gorizia e il Centro di ricerca per lo studio delle relazioni tra pianta e suolo (Cra-Rps) di Gorizia.
Un obbligo di legge
Il contesto che ha motivato il progetto è rappresentato dall'obbligo, stabilito dalla Commissione europea, di sostituire i carburanti fossili con una percentuale di biocarburanti, tra i quali, appunto, il bioetanolo. In base al decreto legislativo del 3 marzo 2011 n. 28, infatti, anche l'Italia dovrà conseguire, entro il 2014, una quota minima di sostituzione dei combustibili di origine fossile con biocarburanti, calcolata sulla base del tenore energetico, pari ad un 5%.
La seconda motivazione che ha stimolato il progetto è legata alla parziale sottrazione di parte dei terreni originariamente destinati alla produzione alimentare per la coltivazione di biomassa da utilizzare a scopo energetico. Anche su questo aspetto l'Unione europea è intervenuta di recente, con la proposta di direttiva del 17 ottobre 2012, per incentivare la ricerca e la produzione di biocarburanti di seconda generazione, vale a dire quelli ottenuti dalla valorizzazione di biomasse di scarto.
Il progetto Zootanolo è partito dunque da queste premesse per analizzare la possibilità di trasformare in bioetanolo le deiezioni bovine, suine ed avicole provenienti dalla frazione escreta indigerita e dalla paglia utilizzata come lettiera. Finanziato dal Mipaaf per un totale di 247.500 euro, il progetto ha durata triennale e sta giungendo alla sua conclusione, prevista per marzo 2013.
Nel Trentino
La Fondazione Mach ha indagato nello specifico il settore dei bovini da latte, poiché è quello predominante in Trentino. Nella provincia infatti, dicono dalla Fondazione, il numero di aziende di bovini da latte è pari a 1.433, contro le 335 che allevano invece bovini da carne. Di queste, 1.155 contano meno di 50 capi, mentre 278 allevano oltre 50 capi (Banca dati nazionale Anagrafe bovina, 2012). La produzione media di sostanza secca escreta negli allevamenti trentini è pari a 8,05 kg/capo al giorno nelle zone ad elevata intensità zootecnica (28 litri di latte al giorno e alimentazione ricca di insilati e concentrati) e a 7,7 kg/capo/giorno nelle zone meno produttive.
Dopo una prima fase di censimento e campionamento di allevamenti della regione, per le prove sperimentali sono stati scelti come campioni il liquame di vacche da latte, il letame di vacche da latte (con paglia), la frazione solida del liquame di vacche da latte dopo la separazione solido/liquido con separatore aziendale e il liquame dei bovini da ingrasso.
Silvia Silvestri, coordinatrice del progetto nonché ricercatrice alla Fondazione Mach, spiega: «La sperimentazione prevedeva l'applicazione di enzimi specifici commerciali allo scopo di ricavare zuccheri esosi (a sei atomi di carbonio, come il glucosio) sia dall'idrolisi delle catene di cellulosa, sia, dove fossero presenti, da amido e betaglucani; e di ricavare zuccheri pentosi (a cinque atomi di carbonio, come lo xilosio) dall'idrolisi delle emicellulose».
Aggiunge Daniela Bona, biologa dello staff di ricerca di San Michele all'Adige: «Una fase della ricerca è stata dedicata alla messa a punto di pretrattamenti fisici e chimici, successivamente ci si è concentrati sull'ottimizzazione di idrolisi e fermentazione. Si è trattato di una fase complessa, che ha richiesto diverse prove prima di individuare un protocollo adeguato. Per la fermentazione alcolica abbiamo scelto di operare una co-fermentazione per la conversione in bioetanolo con Saccharomyces cerevisiae (o lievito di birra, efficiente nella fermentazione alcolica) e con Pichia stipitis (uno tra i pochi lieviti capaci di metabolizzare lo xilosio)».
I risultati
Cosa hanno mostrato i risultati sperimentali a poche settimane dalla conclusione del progetto di ricerca? Continua Silvestri: «La frazione solida del liquame delle vacche da latte si è rivelata la matrice più promettente rispetto alla quantità di zuccheri fermentescibili estratti dopo la fase di pretrattamento e successiva idrolisi enzimatica». Più promettente, si intende, nel senso che ha un livello di zuccheri fermentescibili più alto di tutti gli altri e che può essere ulteriormente migliorato.
Come emerge dai dati resi disponibili dalla Fondazione, infatti, la frazione solida del liquame vacche da latte (51,94% di resa teorica) ha liberato zuccheri pari a 230,16 g per kg di sostanza secca.
Le rese di fermentazione sono espresse come rapporto percentuale tra l'etanolo prodotto e lo zucchero contenuto nel campione. La resa teorica invece tiene conto del fatto che, nella fermentazione alcolica con Saccharomyces cerevisiae, da 100 g di zucchero si possono ottenere al massimo 51,4 g di etanolo. Ciò significa, ad esempio, che la produzione di 61,43 g di etanolo per kg di sostanza secca ottenuta dal campione liquame vacche da latte (frazione solida) corrisponde ad una resa del 51,94% del totale di zucchero fermentabile.
Ancora Silvestri: «Per tracciare un bilancio provvisorio, possiamo dire che l'ottenimento di alcool a partire dalla trasformazione dei reflui zootecnici è possibile, anche se la tecnica presenta margini di miglioramento, in particolare rispetto alle rese di idrolisi e di fermentazione». Una maggiore efficienza consentirebbe di ampliare le valutazioni anche all'ipotesi di industrializzare l'intero processo e quindi di inserire anche questa tipologia di biomassa tra quelle destinate alla produzione di biocarburanti.
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