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Usi energetici delle piante: motivazioni e scenari

Mai come oggi un uso così antico come quello delle piante, che inizia in età preistorica con la scoperta del fuoco, è diventato tanto moderno. Un mondo con una popolazione ancora in crescita a ritmi sostenuti, secondo proiezioni dell’ONU almeno fino al 2050, non solo ha bisogno di alimenti, ma anche di energia, e le piante agrarie dovranno dare il loro contributo per soddisfare entrambe le esigenze. 
La principale motivazione della necessità di ricorrere alle piante per la produzione energetica è la natura rinnovabile dell’energia che se ne ricava. Il concetto di rinnovabilità è uno dei pilastri dell’ecologia, e indica la possibilità di produrre ogni anno un bene o un processo senza intaccare le riserve del pianeta, entrando quindi in una logica ciclica dei sistemi di produzione di energia e dei beni di consumo.

Il grande vantaggio dell’uso energetico delle piante è che, per ogni processo di produzione di energia che richieda una combustione, il loro contributo, oltre che rinnovabile, è anche carbone neutrale .
Altre fonti rinnovabili, quali per esempio quella eolica per la produzione di energia elettrica, non richiedono combustione del carbonio. Il concetto di neutralità per il carbonio riguarda, infatti, l’impatto sull’aumento a livello planetario del gas serra anidride carbonica (CO2), che a sua volta potrebbe incidere sull’aumento della temperatura media atmosferica, noto come riscaldamento globale o global warming.
Le piante non fanno altro che restituire all’atmosfera, in seguito alla combustione, la CO2 da loro sottratta con la fotosintesi alla stessa atmosfera e immagazzinata nella biosfera.

 

Biocarburanti

Si definiscono biocarburanti tutti quelli derivati dalle biomasse pur ottenuti con diverse metodologie,per questo sono considerati nell’ambito delle energie rinnovabili.
I principali biocarburanti sono:

il biodiesel  da impiegare al posto del gasolio, ottenuto  da colture oleaginose per spremitura o con estrazione mediante solventi e seguita, in genere, da un processo di purificazione industriale (esterificazione).
Il bioetanolo,come sostituto della benzina, prodotto per fermentazione di biomasse ricche di amido o zucchero ,metano e calore prodotti attraverso la fermentazione anaerobica di biomasse vegetali e animali.

Attualmente le destinazioni delle fonti di energia rinnovabile sono tre:

  • produzione di energia elettrica;
  • produzione di energia termica per il riscaldamento;
  • produzione di biocarburanti per autotrazione.

 

Usi energetici della patata

Le destinazioni energetiche principali della patata sono due: la conversione in bioetanolo e la trasformazione in biogas. Le due trasformazioni, entrambe biochimiche e dipendenti da microrganismi, avvengono in una matrice ideale per le fermentazioni.
Per produrre bioetanolo, l’amido  di patata è idrolizzato tramite enzimi  e viene poi fermentato da lieviti  in etanolo.
La produzione di biogas avviene, invece, in ambiente anaerobio mediante metanobatteri. Il processo si svolge partendo da diverse miscele base di biomasse, in genere costituite da effluenti di allevamento e masse vegetali, che possono contenere sia patate intere sia scarti delle lavorazioni industriali del tubero.

 

Uso degli scarti di lavorazione

L'intera filiera della patata, così come l’industria di trasformazione della patata, con destinazione alimentare o non-food, produce una tipologia di scarti relativamente ampia:

  • tubero intero invenduto;
  • tubero intero di pezzatura non idonea;
  • tuberi rotti e guasti;
  • bucce (PPP, Potato Peel Pulp);
  • polpe esauste (PP, Potato Pulp);
  • acque e scarti liquidi (PFW, Potato Fruit Water);
  • altri scarti (per esempio dall’industria delle chips)

La quantità degli scarti, se si assommano le diverse tipologie, può costituire una parte consistente della produzione. La destinazione di questi scarti alternativamente quella del trattamento come rifiuti, del compostaggio o degli usi energetici. 

Scarti di patate e produzione di biogas

I tuberi scartati nel corso della lavorazione per la presentazione del prodotto sul mercato orticolo sono rappresentati da due frazioni:

  • ammalorati nel corso della raccolta.
  • sotto o sopracalibro..

Altri scarti di patate si producono nel corso della lavorazione industriale per la preparazione  dei surgelati o dei pronti da friggere
Ulteriori scarti si possono avere dalle preparazioni alimentari“scadute”

Presso il Laboratorio di studio delle biomasse del Dipartimento di Produzione Vegetale dell’Università degli Studi di Milano sono state effettuate numerose analisi. La resa più alta, come atteso, si ha con le patatine chips e ciò perché oltre all’amido è presente anche un residuo di olio, come del resto, anche se in minor misura, nel campione di patate surgelate pronte da friggere.
L’importanza globale dell’aumento della produzione di energie da  biomasse per sostituire i combustibili fossili, quello dello sfruttamento energetico degli scarti è un obiettivo da perseguire sicuramente nella patata, e non solo in tale coltura, poiché, al di là dei vantaggi energetici, esso non va a influenzare le superfici di terreno destinate a pataticoltura. Per gli usi energetici vanno considerati sia la fermentazione a etanolo sia la trasformazione a biogas.

 

Destinazione bioetanolo

La destinazione della patata e dei suoi scarti alla produzione di etanolo non è un processo industriale nuovo, in quanto da tempo la patata è nota in Nord Europa quale una delle più utilizzate materie prime per la produzione di alcol etilico su scala industriale. Come nel caso di altre biomasse amilacee e cellulosiche, per produrre bioetanolo l’amido di patata è dapprima idrolizzato per opera di enzimi, in una fase del processo nota come saccarificazione e poi fermentato da lieviti Saccharomyces cerevisiae lievito di birra) a etanolo. 
A fermentazione conclusa si ha la fase di separazione del bioetanolo dall’acqua per doppia distillazione. Il bioetanolo può essere quindi utilizzato come carburante tal quale o in miscela dal 15 all’85% con benzina. Può anche essere trasformato in ETBE (etil-ter-butiletere), utilizzato come antidetonante di origine rinnovabile per i motori a benzina, sostituendo per tale funzione il MTBE (metil-ter-butiletere), ottenuto dal carbon fossile. La resa teorica in bioetanolo, dipendente dal tenore in amido, è di 7-8 g di alcol etilico per 100 g di patate.

 

Fonte: www.colturaecultura.it