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.

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

In un futuro non troppo lontano forse arriveremo a fare rifornimento come nel seguente filmato?