IDROLISI

La filiera di Destrutturazione/Idrolisi dei raw feedstock lignocellulosici ha come obiettivo la produzione di zuccheri fermentabili in una soluzione acquosa concentrata (50-100 g/L) come intermedio destinato all’upgrade attraverso fermentazioni microbiche per la produzione di bio-combustibili (alcoli per blending benzine e lipidi da lieviti oleaginosi per sintesi bio-diesel).
I due core-step prevedono:

• Destrutturazione della biomassa lignocellulosica attraverso processi chimico/fisici per ridurre il contenuto di lignina e massimizzare l’accessibilità dei polisaccaridi agli enzimi impiegati per il successivo step di Idrolisi.
  Idrolisi enzimatica del biofeedstock pretrattato attraverso l’uso di cocktail di enzimi cellulolitici/emicellulolitici per la conversione dei polisaccaridi in zuccheri monomerici solubili (glucosio e xilosio). Il prodotto finale è la soluzione acquosa concentrata in zuccheri (idrolizzato), il sottoprodotto è rappresentato dal residuo solido ricco in lignina tipicamente destinato a valorizzazione energetica.

Il progetto BIOFEEDSTOCK ha valutato:

• per lo stadio di Destrutturazione le prestazioni e la fattibilità di processi combinati innovativi (steam explosion e organosolv con gamma-valerolattone) confrontandoli con i processi bench-mark (steam explosion) per la trasformazione del Cardo; i processi combinati di torrefazione e depolimerizzazione della pseudo-lignina come unica strategia per la parziale delocalizzazione dello stadio di destrutturazione (siti di torrefazione decentralizzati e pretrattamento di blend di biomasse torrefatte centralizzato)
• per lo stadio di Idrolisi la produzione su scala pilota di zuccheri da Cardo pretrattato con i processi combinati con organosolv; la massimizzazione delle rese in zuccheri (60-90%) in condizioni di high solids hydrolysis (HSH, carico di biomassa > 150 g/L) attraverso la caratterizzazione delle capacità di adsorbimento dei biofeedstock pretrattati rispetto ai biocatalizzatori enzimatici attivi sulla frazione polisaccaridica del solido.

I BIOFEEDSTOCK

I biofeedstock derivanti dalla filiera di Destrutturazione e Idrolisi comprendono
Biofeedstock 1: solido ad alto contenuto di polisaccaridi e con frazione di lignina ridotta rispetto al raw feedstock. Il prodotto intermedio è pertanto un solido granulare con contenuto di acqua mediamente elevato (slurry concentrato) dipendente dal tipo di pretrattamento di destrutturazione applicato. Il destino del biofeedstock 1 è l’idrolisi enzimatica
Biofeedstock 2: il cosiddetto idrolizzato, una soluzione acquosa ad alta concentrazione di zuccheri pentosi ed esosi da impiegare in processi di fermentazione per la produzione di bio-combustibili e prodotti bio-based
Il caso di studio affrontato nell’ambito del progetto BIOFEEDSTOCK ha riguardato l’impiego dell’idrolizzato (Biofeedstock 2) per la fermentazione di lieviti oleaginosi a sua volta destinata alla produzione di lipidi come materia prima per la sintesi del bio-diesel. In questo ambito i processi innovativi di destrutturazione sono stati analizzati al fine di minimizzare il contenuto di specie inibenti la crescita microbica che tipicamente si formano nei processi di destrutturazione convenzionali. Lo studio condotto su scala di laboratorio dei Biofeedstock 1 ha evidenziato il ruolo chiave della lignina nella riduzione dell’adsorbimento degli enzimi sulle frazioni di polisaccaridi target per la biomassa del cardo, pertanto i risultati hanno permesso di delineare nuove linee guida per la progettazione di processi di destrutturazione ottimali rispetto alle proprietà del Biofeedstock 1.

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