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Titolo: Etanolo da cellulosa

[crosspost]
Facendo una ricerca mi sono imbattuto in questi articoli che ho trovato
molto intressanti
http://www.ornl.gov/sci/scale/pubs/Nuclear%20News%202007-3-3.pdf
http://mit.edu/ans/www/documents/seminar/F08/forsbergpaper.pdf
oppure
http://www-pub.iaea.org/MTCD/Meetings/PDFplus/2007/cn152/cn152p/IAEA07%20Japan%20Forsberg%20Rev.pdf
ed allora ho cercato di approfondire un p� il problema.
L' enfasi in quegli articoli � sull' uso dell' energia nucleare, tuttavia,
indipendentemente da quale fonte si usi, mi sembrano interessanti alcuni
fatti :
1) le attuali raffinerie di petrolio consumano da sole in Usa il 7% dell'
energia consumata nel Paese
2) il 70-80% dell' energia rispetto al potere energetico del combustibile
liquido finito nell' attuale produzione di etanolo (tipicamente da mais) �
di origine non rinnovabile; e pi� della met� del totale � calore a bassa
temperatura (180 �C, 10 atm) per fermentare/distillare il prodotto.
Occorrono circa 260 MW termici per produrre un miliardo di litri/anno di
etanolo
3) particolare interessante, a differenza del mais/barbabietola o canna da
zucchero, la materia prima � enorme ed estesamente diffusa e non richiede
necessariamente che terreni debbano essere coltivati; secondo la pagina di
wikipedia :
http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulosic_ethanol
"Cellulose is present in every plant, in the form of straw, grass, and wood.
Most of these "bio-mass" products are currently discarded.[citation needed]
It is estimated that 323 million tons of cellulose containing raw materials
that could be used to create ethanol are thrown away each year in US alone.
This includes 36.8 million dry tons of urban wood wastes, 90.5 million dry
tons of primary mill residues, 45 million dry tons of forest residues, and
150.7 million dry tons of corn stover & wheat straw.[37] Transforming them
into ethanol using efficient and cost effective hemi(cellulase) enzymes or
other processes might provide as much as 30% of the current fuel consumption
in the United States - and probably similar figures in other oil-importing
regions like China or Europe.[citation needed]
Moreover, even land marginal for agriculture could be planted with
cellulose-producing crops like switchgrass, resulting in enough production
to substitute for all the current oil imports into the United States.[38]
Paper, cardboard, and packaging comprise a substantial part of the solid
waste sent to landfills in the United States each day, 41.26% of all organic
municipal solid waste (MSW) according to California Integrated Waste
Management Board's city profiles.[citation needed] These city profiles
account for accumulation of 612.3 tons daily per landfill where an average
population density of 2,413 per square mile persists. Organic waste consists
of 0.4% Manures, 1.6% Gypsum Board, 4.2% Glossy Paper, 4.2% Paper Ledger,
9.2% Wood, 10.5% Envelopes, 11.9% Newsprint, 12.3% Grass & Leaves, 30.0%
Food Scrap, 34.0% Office Paper, 35.2% Corrugated Cardboard, and 46.4%
Agricultural Composites, makes up 71.51% of land fill. All these except
Gypsum Board contain cellulose which is transformable into cellulosic
ethanol[37] because they are the leading cause of methane plumes. Methane, a
greenhouse gas, is 21 times more potent than carbon-dioxide.[39]
Reduction of the disposal of solid waste through cellulosic ethanol
conversion would reduce solid waste disposal costs by local and state
governments. It is estimated that each person in the US throws away 4.4 lb
(2.0 kg) of trash each day, of which 37% contains waste paper which is
largely cellulose. That computes to 244 thousand tons per day of discarded
waste paper that contains cellulose.[40] The raw material to produce
cellulosic ethanol is not only free, it has a negative cost - i.e., ethanol
producers can get paid to take it away "
Il costo di impianto � per� oggi ancora apprezzabilmente superiore :
"...This translates into $7/annual gallon production capacity in capital
investment costs for pilot plants (this would work out to $.35/gal over the
20-year life of a facility); future capital costs are expected to be lower.
Corn to ethanol plants cost roughly $1-3/annual gallon capacity, though the
cost of the corn itself is considerably greater than for switchgrass or
waste biomass "
Ora, � chiaro che buona parte del consumo di petrolio (e gas) pu� essere
evitato nel trasporto attraverso il ricorso a treni elettrificati, veicoli
elettrici ed ibridi o pompe di calore e il solare termico (o il
teleriscaldamento, preferibilmente da fonti non fossili) per il
riscaldamento/acqua calda; tuttavia, come spesso si mette in evidenza, ci
sono usi non facilmente elettrificabili (o per nulla elettrificabili) come
navi, aerei, treni diesel o parte del trasporto privato che necessitano
almeno un p� di combustibili liquidi e per i quali i bio-combustibili
possono essere una strategia vincente
Commenti ed opinioni sono ovviamente ben accetti 

Aggiungerei anche questo, appena sentito ad un congresso:
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0000456
Ciao
Tex 

 
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0000456
Trattandosi di produzione di idrogeno seppur da biomassa non � molto in 
topic, cmq... 

Questo articolo riporta i costi reali (inclusi costi di
produzione,coltivazione e trasporto) dei biofuel:
http://ngm.nationalgeographic.com/2007/10/biofuels/biofuels-text/1
Relativamente alla produzione dell'etanolo dalla cellulosa. Il
processo di produzione si divide in due fasi la degradazione della
cellulosa in monosaccaridi e la successiva fermentazione in
bioreattori. La fermentazione  è un processo rapido e ben avviato
industrialmente da qualche secolo :) Il vero fattore limitante e'
trasformare  efficientemente  la cellulosa in glucosio con enzimi
(cellulase: 
http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulase
). Già si fa ma è un
processo lento e poco efficiente. Come puoi vedere dal link di
wikipedia é necessaria una panoplia di cellulasi per arrivare
all'unità monosaccaridica. La pietra filosofale dell'enzimologia è
riuscire a creare un famiglia di super enzimi capaci di degradare la
cellulosa efficacemente e rapidamente. La maggior parte
dell'investigazione attualmente si concentra sull'ingegnerizzazione di
batteri, funghi e lieviti  modificando la struttura degli enzimi
conosciuti attraverso la "site direct mutagenesis" (SDM).
ciao
Andrea Zille

conosciuti attraverso la "site direct mutagenesis" (SDM
Quindi il problema del produrre etanolo da cellulosa � che richiede un 
passaggio in pi� rispetto a quello da mais, per es.? 

Per es. ho trovato interessante questo pezzo da uno dei link di cui sopra :
http://mit.edu/ans/www/documents/seminar/F08/forsbergpaper.pdf
2.3.3. Biomass-to-hydrocarbon fuel
To maximize the energy value of the liquid fuel per unit of
biomass, the final liquid fuel should be a hydrocarbon. Chemical
processes such as Fischer-Tropsch can convert biomass into hydrocarbons
such as diesel fuel. The energy value (Ragausk et al.,
2006; Shinnar and Citro, 2006; Agrawal et al., 2007) of these liquid
fuels per unit of biomass input is 3-4 times greater than that achieved
by using biological processes to produce liquid fuels and
biomass as the energy source for the conversion plants. This is
a consequence of two factors. All of the carbon is converted to fuel.
No biomass is burned to provide energy. No biomass is consumed in
a fermentation process that converts cellulose to ethanol and carbon
dioxide. Second, the biomass is fully converted into a hydrocarbon
[(CH2)n] rather than into ethanol. Hydrocarbons have
a higher energy value per carbon atom.
This option requires significant external energy input in the
forms of hydrogen, heat, and electricity. Recent analysis (Ragausk
et al., 2006) has provided estimated quantities of hydrogen required
for conversion of biomass-to-diesel fuel. About 0.25 kg of
hydrogen is required per liter of diesel fuel (0.95 kg/gal) produced.
This is the longer-term nuclear-biomass option, in which the economics
are strongly dependent upon nuclear-hydrogen production 

 passaggio in più rispetto a quello da mais, per es.?
No, significa che la degradazione della cellulosa è un processo più
lento della degradazione dell'amido.
Zille

lento della degradazione dell'amido
Capisco.
Sarebbe invece possibile concepire una sorta di Fischer-Tropsch 
opportunamente modificata per produrre combustibili liquidi da biomassa (non 
particolarmente pregiata)?