Il passaggio dalle industrie a base fossile alla bioeconomia sta creando una crescente domanda di prodotti chimici a base biologica, materiali e combustibili come alternative sostenibili e rinnovabili. Una possibile fonte è il fruttosio del legno utilizzato nella produzione di bioplastiche.

La biomassa lignocellulosica è tipicamente materiale vegetale non commestibile, comprese coltivazioni dedicate di legno ed erba, nonché materiale di scarto dell'agroforestazione. È anche la risorsa rinnovabile più abbondante sulla terra e disponibile tutto l'anno. Per di più, la biomassa lignocellulosica non ha bisogno di spazio prezioso nei campi in quanto non ha uso agricolo o nutrizionale. è degno di nota, che il legno può essere raccolto in modo sostenibile da foreste certificate. Nei paesi nordici, ogni anno viene coltivata più foresta di quella che viene raccolta.

Rispetto ad altre materie prime lignocellulosiche come la paglia, le materie prime a base di legno per la bioraffineria hanno il maggior potenziale per sostituire i composti derivati ​​dai fossili nell'industria chimica. La creazione di catene del valore competitive basate su materie prime lignocellulosiche non solo assicurerà un'abbondante materia prima industriale alternativa, ma rafforzerà anche la posizione competitiva dei prodotti chimici e dei materiali a base biologica rispetto alle loro controparti a base fossile.

Il progetto ReTAPP Horizon 2020, finanziato dall'UE, ha studiato la produzione di zucchero fruttosio utilizzando biomassa lignocellulosica da materie prime di legno duro e legno dolce. "I ricercatori hanno utilizzato soluzioni enzimatiche per sostituire il fruttosio alimentare/a base di amido con fruttosio derivato dal legno e hanno preparato l'intera catena del valore per il lancio del prodotto sul mercato, " afferma il coordinatore del progetto Matti Heikkilä.

Migliori tassi di conversione

L'iniziativa ha svolto attività in due aree principali. Il primo test prevedeva, ridimensionamento e dimostrazione dell'efficacia degli enzimi e della tecnologia innovativa sviluppata dai partner del progetto in contesti industriali. La seconda serie ha sviluppato la tecnologia in un'impresa commercialmente valida producendo un business case, identificare potenziali clienti e mercati per il prodotto, e la preparazione dei partner commerciali.

I partner del progetto di tre PMI europee hanno ottimizzato e dimostrato i processi di produzione. Hanno incluso SEKAB E-Technology, specializzata nella tecnologia legno-zucchero, e Avantium prodotti chimici, leader mondiale nella produzione di resina di polietilene furandicarbossilato (PEF). Il PEF è una rivoluzionaria alternativa al 100% a base biologica al polietilene tereftalato (PET), una forma comune di plastica utilizzata in bottiglie e imballaggi.

Un terzo partner commerciale, MetGen, sviluppato nuovi enzimi glucosio isomerasi in grado di convertire in modo efficiente il glucosio a base di legno in fruttosio. "I nostri risultati sono stati molto migliori rispetto agli enzimi tradizionalmente utilizzati nella produzione commerciale di fruttosio con un tasso di conversione di oltre il 50 percento in grande, prova pilota multi-tonnellata, " spiega Heikkilä.

Molteplici vantaggi

Il consorzio ha portato la produzione di enzimi su scala industriale. Sviluppando la produzione di prodotti chimici sfusi dal legno, il fruttosio può servire come possibile materia prima rinnovabile non alimentare per la produzione di PEF tramite il precursore dell'acido furandicarbossilico (FDCA). "La tecnologia è stata testata nell'impianto dimostrativo della bioraffineria a Örnsköldsvik, Svezia. Può essere ulteriormente utilizzato da altri progetti e clienti che richiedono zuccheri cellulosici industriali per lo sviluppo di prodotti biochimici a valle, " nota Heikkilä.

Uno studio economico di alto livello della catena del valore ReTAPP ha mostrato la fattibilità economica dell'iniziativa, mentre l'analisi del ciclo di vita ambientale ha indicato una netta diminuzione delle emissioni di gas serra rispetto ai percorsi convenzionali attualmente utilizzati per la produzione di fruttosio.

ReTAPP supporta l'introduzione di alternative economicamente fattibili, facilitare la transizione da materie prime fossili a prodotti chimici sostenibili a base di legno, materiali, combustibili ed energia. Ciò migliorerà l'impatto ambientale della società e ridurrà l'impronta di CO2. Heikkilä sottolinea:"Abbiamo dimostrato che la catena del valore biobased per imballaggi rinnovabili al 100% è più economica e ha proprietà barriera migliori rispetto al PET utilizzando materie prime di seconda generazione, ovvero legno. Tutte le nuove tecnologie sviluppate e implementate durante questo progetto utilizzeranno risorse sostenibili molto abbondanti in Europa e genereranno nuovi posti di lavoro nel settore delle bioraffinerie".