BIO.SIS

Sviluppo di un sistema per la produzione integrata di biodiesel da produzioni agricole

e dallo sfruttamento dei sottoprodotti

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Codice Progetto: I2101020

Titolo del progetto: BIO.SIS

Scheda tecnica del progetto

Oggi è largamente accettato che la dipendenza delle economie nazionali dal petrolio porta, a lungo termine, a una minore competitività dell’industria, a tassi di accrescimento economici più lenti, a più alti tassi di inflazione e ad un aumento delle disparità tra paesi. Ciò accade specialmente a causa dell'incertezza e dell'instabilità che caratterizza il mercato del petrolio. Lo sviluppo e il miglioramento delle nuove tecnologie, relative alle fonti di energia rinnovabile è una politica centrale dell'Europa, di grande importanza. Con questa politica si riduce la dipendenza dalle economie straniere, si aumenta il settore primario e allo stesso tempo, la salvaguardia dell'ambiente. Il fatto che la Grecia (secondo l’EuroStat) è ultima fra i paesi dell’ UE nell'uso e nello sviluppo delle fonti di energia rinnovabile, pur avendo uno degli indici di intensità di più alta energia (consumo di energia per unità di prodotto), conduce ad una situazione particolarmente negativa per lo sviluppo e la competitività dell’industria greca. La dipendenza dell'economia greca dal petrolio conduce ad una instabilità economica dovuta all'effetto negativo, di media e lunga durata, dell'instabilità che caratterizza il mercato petrolifero internazionale. L'Italia, al contrario, sembra particolarmente attiva nello sviluppare e nell’usare le tecnologie del biocarburante, particolarmente biodiesel. Insieme alla Germania, alla Francia ed all'Austria sono i produttori principali di biodiesel in Europa. L'Italia ha realizzato anche l'infrastruttura necessaria per la distribuzione del biodiesel e può, sfruttare lo sviluppo di metodi biotecnologici e di sistemi integrati di produzione del biodiesel dalle piante coltivate a fini energetici, con l’utilizzazione completa dei sottoprodotti residui. Il progetto proposto è dunque in accordo con l'obiettivo sopra dichiarato dell'UE, poiché punta allo sviluppo di un sistema di produzione integrato di biodiesel dalle piante coltivate a fini energetici, con la valorizzazione del sottoprodotto. Il progetto contribuirà a equilibrare lo sviluppo di vari settori economici delle regioni e consiste delle seguenti sottoattività:

Attività 1: Coltivazione tradizionale e biologica delle piante destinate a fini energetici per la produzione di biomassa. Per le piante coltivate a fini energetici, varietà del sorgo zuccherino (Sorghum bicolor L Moench) e del seme di ravizzone (Brassica napus L), sarà analizzata la possibilità di applicare un sistema di rotazione dei raccolti, parallelamente i ricercatori ed i coltivatori saranno addestrati per l’impiego di processi produttivi biologici secondo la direttiva UE 2092/91. L'applicazione del sistema di coltivazione biologico rappresenta un’innovazione e contribuirà alla riduzione dei costi, al miglioramento della qualità del prodotto ed alla salvaguardia dell'ambiente. In più, l’ottimizzazione del sistema di rotazione permetterà una valutazione realistica del prodotto ottenuto (per unità di terreno agricolo) e del costo previsto delle materie prime usate per la produzione del biocarburante. In Puglia le piante utili ai fini energetici come la colza, la barbabietola da zucchero e il girasole vengono coltivate principalmente per le produzioni alimentari ed attualmente poco diffusa. L'attivazione "di filiere agricole bioenergetiche" può incentivare in Puglia la loro produzione “intensiva” anche in relazione alle direttive dell’UE (Dir. 2003/30) che incoraggia fortemente l'uso dei bio-combustibili. L'obiettivo sarà realizzato tramite la valutazione della possibilità di applicare anche in questa regione un sistema ottimizzato di rotazione dei raccolti per le specie vegetali già in produzione, insieme ad altre di nuova introduzione come ad esempio la soia, ampiamente sperimentate in zone differenti e/o tipiche della regione mediterranea.

Attività 2: Produzione biotecnologica di biodiesel da sorgo zuccherino e valorizzazione del sottoprodotto. Dalla biomassa ottenuta dal sorgo, i costituenti fermentabili (zuccheri ecc.) saranno estratti su scala pilota e il biodiesel sarà prodotto attraverso un nuovo metodo biotecnologico. Questo metodo consiste nella conversione biologica degli zuccheri in trigliceridi e lipidi attraverso l'uso di un microorganismo che produce olio e la successiva conversione dei trigliceridi in esteri metilici. L'obiettivo di questi processi sarà la produzione di biodiesel di qualità.

Attività 3: Produzione di biodiesel su scala pilota Le tecnologie proposte saranno sviluppate su impianti a livello di laboratorio/pilota, che saranno usati anche per gli scopi di addestramento, sia durante il progetto che dopo il relativo completamento. Questo lavoro contribuirà significativamente alla diffusione della tecnologia. L'obiettivo principale dell'applicazione su scala pilota è ottimizzare la produzione di biodiesel sia con tecniche convenzionali (transesterificazione) quanto anche con le biotecnologie, la caratterizzazione dei prodotti finali in funzione delle materie prime usate e per consentire una valutazione tecnica economica completa.

Attività 4: Valorizzazione del sottoprodotto del processo di produzione di Biodiesel L’affidabilità dello studio di fattibilità globale e la relativa sua realizzabilità sul lungo periodo dipenderà notevolmente dallo sviluppo delle tecnologie impiegate per il recupero e la valorizzazione dei sottoprodotti. Ad esempio il glicerolo, sottoprodotto principale della produzione di biodiesel, può essere usato direttamente dopo l'estrazione o come fonte di carbonio per i processi biotecnologici nelle industrie farmaceutiche e cosmetiche (per esempio d-lattoni, acido γ -linoleico ecc.) o altri prodotti ad alto valore aggiunto (propanodiol 1.3, acido citrico ecc.) come integratori per l’alimentazione animale, ammendanti agricoli. Il glicerolo può poi essere convertito in grasso da una specie microbica opportunamente selezionata per la produzione di oli. In questo modo il ciclo di produzione integrato del biodiesel, dovrebbe virtualmente annullare la perdita del carbonio e minimizzare la produzione di scarti.

Attività 5: Infrastruttura per la caratterizzazione del Biodiesel I campioni dell'olio prodotto saranno analizzati per valutare quantitativamente e qualitativamente il contenuto in lipidi. Per la caratterizzazione del Biodiesel verranno applicate avanzate tecniche prestandardizzate (ISO, ASTM). Secondo gli standard internazionali, nei campioni del biodiesel saranno misurati i seguenti parametri: contenuto di esteri, glicerolo, metanolo, contenuto idrico, composti contenenti zolfo (cenere), Mg, Ca, Na, K, densità (15°C), viscosità (40°C), numero di ketane, numero di iodio, flash point, curva di distillazione.

Attività 6: Design e valutazione tecnico-economica del sistema integrato per la produzione di biodiesel I dati generati dai metodi convenzionali e biologici di coltura delle piante destinate a fini energetici, i dati generati dai metodi convenzionali e biotecnologici di produzione del biodiesel, dalla valorizzazione dei sottoprodotti, saranno sfruttati per analizzare e confrontare scenari alternativi. Da ciò deriveranno le linee guida per un piano d'azione specifico basato su uno studio tecnico economico completo per l'insediamento e l’esercizio delle unità di produzione del biodiesel nelle regioni di applicazioni di questo progetto.

Attività 7: Programa di formazione per I ricercatori e gli operatori Il progetto prevede un programma formativo, in co-ordinazione con gli altri partner, per una figura nuova di ricercatore esperto in tecnologe della produzione di biodiesel, arricchito dall'impiego di un impianto pilota, sviluppato al reparto di Ingegneria Chimica dell'Universitΰ di Patras. L'addestramento mirerΰ ad aumentare la conoscenza delle tecnologie alternative per la produzione del biodiesel e come in laboratorio si controlla la qualitΰ del prodotto. Gli istruttori saranno formati per affrontare le sfide ed i problemi, che sono interrelati con la produzione e lo stoccaggio del biodiesel. L'addestramento si concluderΰ con gli aspetti economici del processo. Gli istruttori potrebbero essere, per il primo gradino formativo, lo studente universitario e studenti in perfezionamento nelle Universitΰ che partecipano nel programma, mentre per il secondo gradino potrebbero provenire da altre Universitΰ ed organizzazioni pubbliche e private. Inoltre, la proposta ha la novitΰ di puntare sulla via biologica per le colture destinate alla produzione di energia. Scienziati e produttori che si faranno carico di coltivare con metodi biologici saranno addestrati all'impiego delle tecniche di coltura biologica secondo il regolamento comunitario 2092/ 91. L'addestramento includerà linee guida per la coltura biologica dei raccolti destinati alla produzione di energia con l'applicazione pratica delle colture su scala pilota.

Attività 8: Sviluppo di un centro euro-mediterraneo per il trasferimento tecnologico dei Biocarburanti (EBC) Il primo passo per lo sviluppo sostenibile dei biocarburanti nel bacino euro-mediterraneo consiste nella costituzione di una rete locale che inizialmente potrebbe essere installata in Italia, nel dipartimento di scienze e tecnologie biologiche ed ambientali dell'università di Lecce (Di.S.Te.B.A.) ed in Grecia nel dipartimento di ingegneria chimica dell'università di Patras. La missione della rete è di generare le strategie per il trasferimento di tecnologia dei biocarburanti sia nello stato Italiano che in quello Greco, aggiornando e rendendo disponibili i dati generati dai metodi di coltivazione sia tradizionali che biologici delle piante a vocazione energetica, i dati di processo derivati dalla sperimentazione dei metodi convenzionali e biotecnologici per la produzione di biodiesel e la valorizzazione dei sottoprodotti.

Attività 9: Diffusione dei risultati ottenuti dal progetto Lo scopo di questa attività è la pubblicità dei risultati e dei vantaggi diretti ed indiretti derivanti dal progetto, con uno sforzo di sensibilizzazione dell’amministrazione pubblica e degli uffici per la cooperazione. Condizione fondamentale per il conseguimento degli obiettivi comunicativi:
•la creazione di un’ immagine riconoscibile e positiva del BIOSIS,
•la produzione di un messagio-promessa principale per il beneficio sociale dalla sua realizzazione,
•la comunicazione con il pubblico attraverso il suo linguaggio, con le sue particolarità e per i suoi bisogni.

Attività 10: Programma di gestione delle attività Il pieno successo del progetto dipende dalla stretta collaborazione fra i partner. Ogni partner ha un contributo importante ed indipendente da svolgere. Le risposte creative saranno richieste fra i partecipanti su tutti i pacchetti di lavoro del progetto. La capacità di prendere decisioni in itinere tra gli schemi possibili ed alternativi del processo, sarà una priorità della gestione del progetto. L'università di Patras coordinerà il progetto (pc) e sarà responsabile della gestione generale del progetto. Il pc sarà responsabile dell'amministrazione del progetto intero compresa la gestione finanziaria, tecnica e di ricerca, in conformità con la tabella di marcia.