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Biocarburanti: i segreti della cellulosa dei pioppi

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Biocarburanti: i segreti della cellulosa dei pioppi

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A Londra alcuni scienziati stanno decifrando i segreti di una specie vegetale. Un albero che sperano potrà presto fornire una fonte affidabile e rinnovabile di biocarburante.

Matthew Nelson biologo dell’Imperial college: “La prima cosa che dobbiamo fare quando riceviamo campioni di tronchi è frantumarli per ottenere pezzi di dimensione uniforme”.

“Per produrre biocarburante dal legno abbiamo bisogno di una biomassa con una resa elevata e anche le giuste qualità per poterla trasformare”, afferma Richard J.Murphy, lettore in scienze vegetali.

“Il passo seguente consiste nell’applicazione di enzimi alla biomassa per liberare gli zuccheri che sono all’interno delle biomasse del legno. Poi si fanno fermentare gli zuccheri in etanolo. Alla fine si raccoglie l’alcol e lo si usa come carburante”.

Tutto comincia in queste serre di Nancy, nel nordest della Francia. Qui vengono accuratamente coltivate diverse varietà di pioppi.

Una pianta molto diffusa che cresce rapidamente in luoghi diversi, anche in terreni non sfruttati per l’agricoltura, e che da anni è il candidato perfetto per la produzione di biocarburante.

Francis Martin, coordinatore del progetto EnergyPoplar: “Il pioppo ha un’enorme capacità di catturare l’energia solare. Lo si vede bene in queste foglie che stanno assorbendo energia solare per trasformarla in legno e biomassa”.

Ma gli scienziati del progetto di ricerca dell’Unione Europea EnergyPoplar non si accontentano di un albero normale. Lavorano a un super pioppo.

“Cerchiamo di selezionare un pioppo che sia capace di crescere molto rapidamente”, spiega Martin, “di produrre molto legno, che sia allo stesso tempo estremamente efficiente nell’utilizzo degli elementi minerali e che abbia il minimo impatto possibile sull’ambiente”.

Qui i ricercatori studiano come migliorare la crescita attraverso mezzi naturali. Per esempio hanno unito alle radici di alcune specie di pioppo diversi tipi di fungo del marciume bruno delle piante.

Annegret Kohler biologa molecolare all’Inra di Nancy: “Dopo un mese e mezzo, due mesi verifichiamo se il fungo ha interagito con le radici della pianta, se è entrato in simbiosi con esse. Spesso possiamo già vedere con i nostri occhi che le radici sembrano essersi dilatate. Spesso questo è vuol dire che l’interazione è davvero avvenuta. Poi lo confermerà il microscopio “.

Le analisi molecolari hanno confermato che determinati funghi contribuiscono a una crescita più rapida e più robusta di alcuni alberi.

Valerie Legué, esperta di biologia cellulare all’Inra: “Quest’interazione permetterà alla pianta di aumentare l’alimentazione e la crescita. E’ una scoperta molto importante perché si tratta di un’interazione simbiotica molto diffusa negli ecosistemi naturali delle foreste o anche delle coltivazioni”.

“Abbiamo messo il legno in una molatrice, e poi lo setacciamo fino a ridurlo a dimensioni di un certo tipo”, spiega Nelson. “Lo mettiamo in sacchetti ed è pronto per essere sottoposto all’estrazione di zuccheri”.

Torniamo a Londra, la ricerca sugli zuccheri del pioppo va avanti.

“Quello che cerchiamo di fare è trovare la parete cellulare ottimale nel pioppo”, dice Murphy. “La struttura cellulare che renda una pianta elastica, in grado di crescere bene e fornire molta biomassa, ma che faciliti anche il passo successivo, abbastanza complicato, ossia quello di estrarre gli zuccheri contenuti nella cellulosa”.

Identificare pioppi carichi di zuccheri è uno degli obiettivi della piantagione gigante di Orleans, nel centro della Francia. Qui stanno crescendo circa 2700 pioppi differenti, nati da incroci consecutivi e controllati.

I ricercatori vogliono identificare gli alberi che all’aperto sono più produttivi.

Catherine Bastien, genetista all’Inra di Orleans: “Cerchiamo di mettere assieme alberi che cominciano a crescere relativamente presto nella stagione, quando le condizioni climatiche sono favorevoli”.

“Poi cerchiamo di trovare alberi che al momento della sfrondatura sviluppino diversi steli alla volta. Faremo in modo che questi steli sviluppino la massima superficie possibile della foglia. Studiamo anche alberi che non sono sensibili a malattie che potrebbero colpirli durante l’anno”.

Selezionare un pioppo flessibile che allo stesso tempo offra molta cellulosa è una ricerca paziente. Una ricerca ricca di stratagemmi fantasiosi.

Gilles Pilate, esperto in fisiologia molecolare:
“Questi alberi sono inclinati per un buon motivo. Stiamo studiando il legno di tensione. Il legno di tensione è un legno molto particolare che si forma continuamente durante la vita dell’albero e che gli permette di resistere al vento e all’inclinazione. E dunque gli permette ci orientare il tronco e i rami”.

Le analisi molecolari hanno confermato la maggior utilità del legno di tensione rispetto a quello normale nella produzione di biomassa.

“Siamo in grado di colorare il legno di tensione che si trova qui”, spiega Pilate. Questo metodo ci permette di individuare la cellulosa che appare in blu. Poi si può vedere la parte che indica il legno di tensione è molto ricca di cellulosa e dunque di zuccheri”.

“Trasportiamo il materiale ricavato dai pioppi al laboratorio di biochimica”. dice Nelson. “A quel punto lo mettiamo in contatto con gli enzimi per capire quanto glucosio, quanti zuccheri si possono estrarre da tutti questi differenti tipi di pioppo”.

“Otteniamo una soluzione che contiene glucosio che verrà analizzata attraverso una cromatografia liquida ad alta prestazione. Infine si ha la rappresentazione grafica del glucosio che abbiamo ricavato. La dimensione del picco indica quanto zucchero c‘è in un determinato campione”.

“I pioppi accumulano carbonio, hanno un tasso di crescita elevato”, spiega Murphy. “Se riusciamo ad ottenere una facile conversione, se riusciamo a facilitare la conversione della biomassa in biocarburante possiamo ottenere riduzioni di gas serra molto elevate, forse si può ottenere una riduzione del 90 per cento rispetto alla benzina. Il che vuol dire che possiamo liberare dal carbonio una buona parte del settore dei trasporti”.

La ricerca per scomporre la cellulosa continua, mentre gli scienziati europei promettono una nuova alba nel mondo dei biocarburanti, con i pioppi come principali fornitori.

www.energypoplar.eu