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Evoluted Proton-Assisted Cellulose Hydrolysis

L’applicazione dell’etanolo prodotto da substrati feed-based (cereali, zuccheri e melassa), come fonte di energia alternativa (noto come etanolo di prima generazione) non costituisce una soluzione adatta sul medio/lungo termine a causa dell’effetto inflativo che l’aumento della domanda di carburante liquido provoca nei mercati relativi all’industria alimentare e dei mangimi.
È pertanto di straordinaria importanza strategica sviluppare sistemi tecnologicamente efficienti ed economicamente sostenibili per la sintesi di zuccheri da componenti organiche non commestibili o di scarto (etanolo di seconda generazione(2G)).
Residui di canna da zucchero, tra cui bagasso (SB) e paglia (SS), rappresentano la materia prima ideale per la produzione di etanolo di seconda generazione essendo una fonte rinnovabile di carboidrati non concorrenziali rispetto all’industria alimentare e dei mangimi.
Queste materie prime rinnovabili sono ricche di carboidrati (zuccheri) oggi non sfruttati dall’industria a causa della compattezza della struttura cristallina in cui sono contenuti (cellulosa) che rende impegnativo il processo di solubilizzazione necessario per la commercializzazione di etanolo cellulosico.
L’accesso agli zuccheri è ostacolato dalla riluttanza delle pareti delle cellule vegetali. In particolare la lignina, polimero complesso ed aromatico, racchiude la cellulosa allo scopo di fortificare e proteggere la pianta. Inoltre la maggior parte del glucosio nella struttura lignocellulosica è bloccato in polimeri di cellulosa altamente cristallini. Infine l’emicellulosa è un polimero ramificato di glucosio, xilosio, ed altri zuccheri, i quali possiedono differenti energie di attivazione verso la degradazione dei monomeri.

La sfida consiste nell’individuazione ed ottimizzazione di una tecnologia di trattamento che consenta di:

  • Incrementare la produzione di zuccheri da fonte rinnovabile mediante idrolisi non enzimatica del reticolo cellulosico ed emicellulosico;
  • Il recupero della lignina prima delle fasi di idrolisi non enzimatica;
  • Impedire la degradazione e la perdita di carboidrati durante il processo estrattivo;
  • Impedire la formazione di sostanze di sintesi che inibiscano il processo di fermentazione enzimatica degli zuccheri estratti;
  • Realizzare il tutto in maniera economicamente ed ecologicamente sostenibile, il che significa: veloce, a basso consumo energetico, e mediante l’utilizzo di prodotti non tossici o nocivi per l’ambiente.