Bioetanolo e l’ambiente

Il Cipe (Comitato interministeriale per la Programmazione Economica) già nel 1999 ha manifestato un particolare interesse verso la filiera dei biocombustibili BIOETANOLO e BIODIESEL, alfine di dare delle risposte praticabili e in tempi ridotti per poter contenere entro limiti accettabili l’inquinamento causato dai combustibili di origine fossile usati per i trasporti, presente soprattutto nelle grandi città. Il traffico stradale è responsabile per il:

• 93% delle emissioni di ossido di carbonio
• 60% di quelle di idrocarburi e ossidi di azoto
• 12% di anidride carbonica

I Biocombustibili per contro:

• Sono di origine vegetale e quindi non contribuiscono ad incrementare l’emissione di anidride carbonica in atmosfera
• Non contengono zolfo
• Contengono nella loro molecola ossigeno consentendo una significativa riduzione delle emissioni di ossido di carbonio e di composti incombusti
• Evitano l’emissione di altre sostanze nocive (benzene ecc) associate alla combustione di combustibili fossili per autotrazione
• Sono totalmente biodegradabili

L’etanolo può essere miscelato, in percentuali variabili direttamente nella benzina in osservanza alle normative locali:

• BRASILE 20% e oltre
• USA 5,7÷10%
• EUROPA 5.75%

L’alternativa più valida all’impiego diretto dell’etanolo è quella di porlo in sintesi chimica con l’Isobutene  a creare l’ETBE (etere etilbutilico) derivato alto ottanico con finalità antidetonanti, che permette di aumentare il tasso di compressione e di fatto l’efficacia del motore. In quanto etere inoltre contiene ossigeno nella molecola, che gli consente di contribuire a migliorare le emissioni veicolari degli agenti inquinanti.

Dove si ricava – Bio-etanolo da biomasse lignocellulosiche

I trasporti rappresentano un settore che produce ricadute su tutto il sistema economico, pertanto i biocarburanti liquidi, sostituti del petrolio nei trasporti, rappresentano una grande priorità politica.

Attualmente il Bio-etanolo ricavato con processo enzimatico tradizionale attraverso la trasformazione del glucosio non è un prodotto in grado di affrontare il mercato con mezzi economici propri, in quanto il suo elevato costo di produzione e le materie prime coinvolte sono tali da richiedere una opportuna scelta strategica dei governi.
Per contro le biomasse rinnovabili di origine lignocellulosica costituiscono una riserva energetica praticamente inesauribile molto  più economica e disponibile da usarsi per la produzione dell’etanolo mediante il metodo della fermentazione.

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Rendere possibile la trasformazione enzimatica contemporanea della cellulosa e della emicellulosa, componenti fondamentali di questo tipo di biomasse, equivarrebbe a risolvere in maniera definitiva tutta la problematica di carattere economico che fino ad oggi ha limitato a valori irrisori l’uso del bio-etanolo per autotrazione.

La quasi totalità degli zuccheri fermentabili sarà ricavata disgregando mediante:

• esplosione di vapore

• pretrattamento acido

Il rivestimento di emicellulosa e di lignina che circonda la cellulosa  delle biomasse, derivanti da:

• la paglia di riso e di frumento
• la bagasse della canna da zucchero
• lo stelo del mais
• le foglie dell’involucro della pannocchia
• il legno dolce
• il legno duro
• la segatura del legno
• l’erba e le ramaglie in genere
• i residui di coltivazioni agricole
• le eccedenze di coltivazioni agricole
• i residui di coltivazioni forestali
• i rifiuti urbani ( cartacei e cartonaggi in genere o comunque ad alto contenuto cellulosico)
• i rifiuti industriali (come cascami cartacei di laminatoi di cartiere)
• le colture agricole mirate, ad alto contenuto cellulosico
  (canapa, miscanthus, panicum virgatum o switchgrass ecc)
• le colture boschive mirate

con il fine di ridurne la dimensione.

Tutte queste biomasse conterranno per 2/3 della massa cellulosa, emicellulosa e per l’ulteriore 1/3 lignina e proteine. La cellulosa e l’emicellulosa saranno quindi trasformate in zuccheri per idrolisi enzimatica ricavando come residuo una percentuale di lignina, elemento non fermentabile, che possedendo un contenuto energetico simile al carbone potrà essere impiegato come combustibile solido per dare energia alle varie fasi del processo produttivo.
Tali zuccheri  cellulosici saranno contenuti in complessi carboidrati (polisaccaridi) costituiti da glucosio-D e da xilosio-D.

Economicamente, sarà essenziale che sia il glucosio che lo xilosio possano fermentare insieme alfine di ottenere etanolo da tutte le fonti rinnovabili citate insieme  all’anidride carbonica elaborata dalla pianta durante il processo di fotosintesi.

I fermenti naturali come i SACCAROMICETI CEREVISIE si sono dimostrati essere dei micro-organismi di uso sicuro (in quanto usato da sempre), efficace e facile per produzioni industriali in larga scala di etanolo derivante da materie prime tradizionali come lo zucchero d’amido e di canna. La fermentazione degli zuccheri presenti in queste materie prime da luogo a glucosio e fruttosio. Tuttavia questi fermenti non sono in grado di metabolizzare lo xilosio, poiché non sono presenti alcuni enzimi responsabili della conversione dello xilosio in etanolo.

Il processo di trasformazione di materie prime tradizionali e non, adottato nell’impiantistica di cui in argomento, utilizzerà fermenti tipo SACCAROMICETI CEREVISIE ricomposti, geneticamente modificati, che avranno il potere di cofermentare glucosio e xilosio contemporaneamente in etanolo.

Il risultato è stato ottenuto attraverso la clonazione di N.3 geni metabolizzanti dello xilosio, in particolare:

• Lo xilosio reductase XR
• Lo xilitolo deidrogenase XD
• Lo xilulokinase XK

che inseriti in un numero di copie multiple di XR, XD, e XK nel fermento tipo SACCAROMICETI lo hanno reso stabile essendosi integrati stabilmente all’interno dei cromosomi del fermento.
Pertanto, l’impiantistica in oggetto utilizzerà tali fermenti per la cofermentazione degli zuccheri derivanti da bio-masse lignocellulosiche in etanolo, con la possibilità prossima futura di integrare multiple coppie di geni all’interno dei cromosomi del fermento per produrre differenti sottoprodotti oltre all’etanolo, senza nessun limite relativamente alla tipologia degli stessi.
In questi ultimi anni sono stati eseguiti numerosissimi test di laboratorio applicati su 10 catene di fermenti ricombinati, tutti ad alta efficienza, per la trasformazione dello glucosio/xilosio in etanolo, 3 di essi si sono dimostrati essere i migliori al proposito, in particolare:

• 1400 (LNH-ST)
• 259 (LNH-ST)
• 424A (LNH-ST) ( già in uso a livello industriale dall’Aprile 2004, con rese di 320-340 lt di etanolo per tonnellata di residui di paglia utilizzati come materia prima. L’etanolo è già in vendita mischiato alla benzina da parte della raffineria della Petro-Canada in Montreal)

Questi 3 fermenti modificati sono capaci di produrre circa il 6% di etanolo in un tempo di 30/40 h partendo da 8% di glucosio e 4% di xilosio.

Fermento a DNA modificato cofermentante

Normativa comunitaria

Sulla scia del Protocollo di Kioto il “Libro Bianco del 1997” sulle Fonti rinnovabili e il “Libro Verde del 2000” sulla Sicurezza delle fonti di approvvigionamento energetico hanno ribadito l’esigenza di favorire la promozione delle fonti rinnovabili e impegnano gli Stati membri a ridurre le proprie emissioni di gas serra. Entrambi i provvedimenti invitano gli Stati a realizzare l’obiettivo del 7% nell’impego di carburanti di origine agricola entro il 2010 e del 20% entro il 2020 e a coprire con misure di ordine fiscale il differenziale di prezzo fra io biocarburanti e i prodotti di origine fossile.

La direttiva sui Biocarburanti 2003/030/CE esorta gli Stati membri a provvedere affinché una percentuale minima di biocarburanti sia immessa sui loro mercati e a definire degli obiettivi indicativi nazionali, fissando al 2% la quota di mercato di riferimento per il 2005 e al 5,75% quella per il 2010.
La direttiva 2003/96/CE ristruttura il quadro comunitario per la tassazione dei prodotti energetici e sancisce, all’art.16, la possibilità per gli Stati dell’Unione di applicare esenzioni o riduzioni aliquote di imposta su una serie di prodotti tra xcui l’alcool etilico.

Normativa nazionale

Il Programma nazionale per l’Energia Rinnovabile da Biomasse messo a punto dal Ministero delle Politiche Agricole indica quali dovrebbero essere le Linee guida in sintonia con il Libro Bianco e il Libro Verde della Commissione Europea.
L’art.22 della legge 388/2000 (Finanziaria 2001) ha dato la possibilità di incrementare l’utilizzo di Fonti energetiche rinnovabili attraverso uno stanziamento di 45,5 milioni di euro, in termini di minor entrate per l’Erario, mirato a defiscalizzare parzialmente il Bioetanolo e l’ETBE.
Il Decreto del Ministero delle Finanze 96/2004,all’art.1 comma 1, approva in via sperimentale per una durata di 3 anni, l’utilizzo come carburanti, da soli o in miscela, dei prodotti di seguito riportati:

• Bioetanolo derivato da prodotti di origine agricola
• Etere etilbutilico ETBE derivato da alcole di origine agricola
• Additivi e riformulati, prodotti da biomasse, utilizzati come additivi per benzine e per gasolio, escluso il biodiesel.

La legge 30 dicembre 2004 n.311 (Finanziaria 2005) ha modificato quanto previsto nella finanziari del 2001 traslando il progetto del bioetanolo al triennio 2005/2007 e, soprattutto allocando 219 milioni di euro per le agevolazioni fiscali. Questo stanziamento avrebbe dovutio consentire di produrre in 3 anni circa 3 milioni di ettolitri di etanolo agricolo (vinico, da barbabietole, da cereali) da destinare principalmente alla trasformazione in ETBE. Tuttavia a causa di intralci burocratici non è stato ancora prodotto un solo litro di bioetanolo a valere sugli stanziamenti della Finanziaria 2005.

L’11 marzo 2006, è stata emanata la legge 81 che prevede l’obbligatorietà dell’integrazione nelle benzine di bioetanolo in percentuali crescenti. In particolare, in applicazione di tale legge, dovrebbero essere impegnati 3,1 milioni di ettolitri(310.000.000 lt) di bioetanolo nel 2006 e 15,6 milioni nel 2010 (1.560.000.000 lt).

Con la Finanziaria 2007 è stata ampliata la portata della legge 81-2006 rendendo più razionale e realistico (1% nel 2007 e 2% nel 2008) l’obbligo di integrazione del bioetanolo nelle benzine (o meglio dei biocarburanti nei carburanti fossili)e rinnovando per un triennio la defiscalizzazione per il bioetanolo(per 73 milioni di euro l’anno)
E’ stato altresì confermato la vigenza dell’ultimo anno di defiscalizzazione (il 2007) sancito dalla Finanziaria 2005.
Ci troviamo quindi di fronte ad un sistema misto tra defiscalizzazione e obblighi di integrazione.

QUANTITATIVI DI BIOETANOLO DEFISCALIZZATI RISPETTO A QUELLI DA UTILIZZARE OBBLIGATORIAMENTE

(2007-2010 IN ETTANIDRI)

Sul fronte attuativo, mancano ancora i regolamenti previsti dalla Finanziaria 2007 relativamente alle procedure di applicazione dell’obbligo e le sanzioni per chi non dovesse adempiervi.
Quanto alla defiscalizzazione, non è stato ancora ottenuto il nulla osta al progetto italiano. Nella finanziaria 2007 l’Italia si è impegnata a rispettare la sentenza Deggendorf sugli aiuti di Stato illegittimi, ma Bruxelles finora non ha ritenuto sufficiente quest’impegno, anche se ha giudicato impeccabile sotto il profilo fiscale ed ambientale il progetto italiano di detassazione del bioetanolo (Comunicazione del settembre 2006)