I prodotti chimici neri dal petrolio inquinano. Quelli verdi da biomasse no. O è davvero così semplice? Non necessariamente, come dimostrato in due articoli appena pubblicati sulle valutazioni del ciclo di vita (LCA) in Sostenibilità della natura e GCB Bioenergia .

"Il fatto che qualcosa sia 'bio' non sempre significa che sia migliore. Dipende principalmente dalle modalità delle condizioni di produzione e dall'utilizzo dell'energia nelle varie fasi del ciclo di vita. Pertanto, generalmente, dobbiamo pensare e valutare l'intero ciclo di vita del prodotto per identificare i loro impatti, "dice Ólafur Ögmundarson, ricercatore presso The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain).

In questo studio, Ólafur Ögmundarson e i suoi colleghi hanno studiato come le LCA possono guidarci verso metodi di produzione biochimica più sostenibili. Una soluzione è identificare i punti critici ambientali problematici nel processo di produzione di importanti sostanze biochimiche, che in questo caso sono prodotti chimici prodotti da biomasse rinnovabili con fermentazione microbica.

Riduci al minimo i solventi e l'energia nera

Nello studio pubblicato su GCB Bioenergia , i ricercatori si sono concentrati sull'importante acido lattico biochimico che viene utilizzato principalmente per le bioplastiche. Anche se questo biochimico non è disponibile in una versione derivata dal petrolio, l'LCA ha mostrato alcuni punti critici per il miglioramento dell'input di biomassa.

Per di più, dall'esempio dell'acido lattico, gli autori hanno visto alcune tendenze generali. Ad esempio, l'uso eccessivo di solventi può avere un impatto negativo sull'impronta di sostenibilità del biochimico. Questo impatto negativo è stato visto anche se i solventi venivano riutilizzati, perché questo processo è spesso ad alta intensità energetica.

Un'altra tendenza generale è che l'utilizzo di energia nera nella produzione può trasformare le sostanze biochimiche sostenibili in alternative inquinanti.

Ci si potrebbe chiedere se valga la pena di produrre sostanze chimiche in modo sostenibile. La risposta è senza dubbio "sì" se si vuole una società sostenibile che non dipenda dai combustibili fossili. Per di più, c'è un enorme margine di miglioramento, quando si tratta di prodotti chimici. Nel 2017, prodotti chimici di consumo hanno rappresentato circa il 50 per cento del mercato dei prodotti chimici con un fatturato totale di ca. 2 USD, 100 miliardi. Per di più, solo l'1-2% circa di tutte le sostanze chimiche sono oggi prodotte in modo biologico.

"Trovare metodi di produzione alternativi e sostenibili per i prodotti chimici neri è un imperativo e una questione urgente, " dice Ólafur Ögmundarson.

La biomassa marina può diventare parte della soluzione

Oggi, l'acido lattico è prodotto dallo zucchero del mais dai microbi. Nella valutazione, i ricercatori hanno confrontato lo zucchero di mais con lo stufato di mais e le macroalghe nelle sue prime fasi di sviluppo. Anche se le macroalghe sono ancora un'ipotetica materia prima per i microbi, l'uso delle alghe avrà numerosi vantaggi:non occupano terreno agricolo, sono in rapida crescita, e sono relativamente facili da mangiare per i microbi rispetto alla biomassa di terreni duri come foglie e alberi. La sfida principale con le macroalghe è che devono essere essiccate per essere trasportate alla bioraffineria. E poiché l'essiccazione richiede energia, le macro-alghe sono finite con un fattore di sostenibilità piuttosto scadente in questo studio.

"In luoghi con fonti di energia principalmente nere, questo processo di essiccazione peggiorerà ulteriormente il fattore sostenibile. Ma se puoi evitare di seccare le macroalghe e allo stesso tempo far sì che i microbi si nutrano di tutti i diversi zuccheri disponibili in questa materia prima, può diventare un'alternativa più sostenibile all'uso dello zucchero. Ma le tecnologie sono ancora troppo immature per trarre conclusioni troppo audaci, " dice Ögmundarson.

Abbiamo bisogno di più LCA

I ricercatori sottolineano che abbiamo bisogno di più LCA per molte sostanze biochimiche. Senza questi, stai cercando di risolvere un problema al buio.

"In troppi casi, non è chiaro se gli effettivi impatti ambientali dei nuovi bioprodotti siano stati calcolati prima della loro commercializzazione. Questo può avere delle conseguenze molto negative perché se scopri troppo tardi se il tuo metodo e prodotto è effettivamente più inquinante dei prodotti attuali sul mercato, non hai il tempo di ottimizzare per questi impatti negativi, " dice e continua:

"Noi, perciò, raccomandano di applicare l'LCA nella fase di sviluppo dei prodotti biochimici in modo sistematico per identificare i punti critici ambientali nelle prime fasi di sviluppo. Ciò fornirà ad altri scienziati uno strumento per indirizzare la loro ricerca allo sviluppo di sostanze biochimiche veramente sostenibili dal punto di vista ambientale, mentre c'è ancora spazio operativo per il cambiamento. Ciò accelererà il contributo della biotecnologia per risolvere le sfide di sostenibilità del mondo".

Denaro e sostenibilità dovrebbero andare di pari passo

Oggi, una LCA standardizzata non considera la fattibilità economica di un prodotto, per esempio. costi di produzione e di investimento, mercati e prezzi. Per correggere questo, ricercatori presso The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, in collaborazione con il gruppo di ricerca Quantitative Sustainability Assessment presso DTU Management, stanno lavorando per combinare la metodologia LCA con la tecno-economia. Un Techno-Economic Assessment (TEA) analizza le prestazioni tecniche ed economiche di un processo, prodotto o servizio. Questo viene fatto al fine di valutare la sostenibilità sia ambientale che economica dei biochimici emergenti e futuri con un fine sostenibile in mente.

Ólafur Ögmundarson è oggi affiliato al The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability attraverso il progetto Horizon 2020 MIAMi, dove indaga il potenziale di sostenibilità, punti caldi e opportunità nella creazione di specifici agenti antitumorali negli host di produzione microbica invece di estrarli da piante rare.