sm 2781 — La fabbrica della natura — 2006

This entry was posted by on domenica, 4 dicembre, 2016 at
Print Friendly

In: R. Bocci e G. Ricoveri (a cura di), “Agri-Cultura. Terra, lavoro, ecosistemi”, Bologna, EMI Editrice Missionaria Italiana, 2006, p. 15-26

Giorgio Nebbia nebbia@quipo.it

1.  La natura come fonte di materie prime, merci ed energia

Per tutta la loro lunga storia gli esseri umani hanno tratto alimenti, merci e materiali da costruzione dalla natura. Attraverso una lenta e attenta opera di scelta, i nostri predecessori hanno identificato, per tentativi ed errori, le piante nutritive, quelle curative e aromatiche, quelle che erano in grado di fornire merci sempre più raffinate e diversificate come combustibili, prodotti chimici industriali, coloranti, fibre tessili, pellami, legnami per case, navi e ponti, eccetera.

Nella biosfera sono presenti milioni di specie vegetali e animali, la cui massa ammonta a miliardi di tonnellate, con un continuo processo di rinnovamento attraverso i cicli chiusi dei produttori—>consumatori—>decompositori e con una produzione primaria netta, sulle sole terre emerse, di circa cento miliardi di tonnellate di materia secca all’anno.

Nonostante questa grandissima varietà e ricchezza della natura, le specie di piante e animali di interesse “economico” sono limitate a poche centinaia e sono aumentate di poco anche dopo la  scoperta, da parte degli Europei, di “nuovi  mondi”: il continente americano, quello africano e i paesi dell’oriente asiatico.

L’importanza commerciale di alcuni dei prodotti offerti dalla natura ha fatto crescere la curiosità per i loro caratteri e composizione: si può ben dire che “la chimica” è nata come chimica delle sostanze naturali. A mano a mano che aumentava la richiesta di merci e per rompere il monopolio che di esse avevano alcuni paesi che possedevano le colonie da cui tali merci venivano, è nato un vasto movimento scientifico per la riproduzione artificiale di molte di tali merci e per l’invenzione di “surrogati”.

La “rivoluzione sintetica” si può far cominciare nei primi decenni del XIX secolo dopo la scoperta che alcuni idrocarburi, alcoli, acidi, presenti nei sottoprodotti della cokizzazione del carbone fossile e della carbonizzazione del legno e nel petrolio, potevano essere trasformati in moltissime nuove sostanze di interesse commerciale.

E’ ben noto il successo di questa rivoluzione: oggi, ad eccezione dei prodotti alimentari, si può stimare che almeno l’ottanta per cento degli oltre dieci miliardi di tonnellate di merci consumate ogni anno sulla Terra sia di origine “non biologica” (anche se le materie prime fossili, a rigore, sono di pur lontana origine biologica).

Le condizioni geopolitiche ed i conflitti che hanno escluso alcuni paesi dall’accesso ad alcune materie prime (si pensi all’autarchia nei periodi sovietico, fascista e nazista); o le occasionali  eccedenze di prodotti agricoli (nel periodo della grande crisi negli Stati Uniti); o il temporaneo aumento di prezzo e scarsità di alcune materie prime (durante la “crisi petrolifera”  degli anni settanta del Novecento), hanno indotto di tanto in tanto a riesaminare le risorse biologiche fomite dall’agricoltura, dalle foreste e dall’allevamento del bestiame, come fonti di materie prime, di merci e di energia. Un ormai raro volume, “Crops in peace and war”, The Yearbook of Agriculture 1950-51, Washington, U.S. Department of Agriculture, 1951, contiene una rassegna delle ricerche e realizzazioni agro-industriali negli Stati Uniti durante la II guerra mondiale.

Il grande scrittore americano Lewis Mumford (1895-1990), nel capitolo conclusivo del suo libro “Tecnica e cultura” del 1934, aveva scritto: “La più completa integrazione della macchina con i bisogni e i desideri umani rimarrà a caratterizzare la fase neotecnica, e ancor più quella biotecnica, i cui segni già si annunciano all’orizzonte”.

Fra tutti gli studiosi sono stati forse quelli di Merceologia che hanno prestato maggiore attenzione alle utilizzazioni economiche e commerciali non-alimentari delle materie prime agricole e zootecniche e dei loro prodotti di trasformazione: derivati dell’amido, destrine, zucchero, alcole etilico, esteri degli acidi grassi, canapa, jojoba, guayule, chitina,  amminoacidi, eccetera, anche alla luce dell’attraente bilancio energetico delle merci derivate e  del limitato impatto ambientale dei sottoprodotti della produzione e del consumo di tali merci.

Una rassegna della merceologia dei prodotti organici naturali mostra che nel corso degli ultimi decenni si sono perdute conoscenze tecniche, sementi, colture batteriche, per cui diventa  sempre più difficile una resurrezione di iniziative industriali basate su molte materie e tecniche che erano importanti in passato. Tali tecniche sono rimaste marginali, o sono scomparse, di fronte ai successi della chimica organica industriale sintetica basata sul petrolio; essa ha consentito la produzione di grandissime quantità di merci molto omogenee a basso prezzo, relegando l’agricoltura e la zootecnia principalmente alla “fabbricazione” di alimenti.

In questo inizio del XXI secolo ci si trova di fronte ad una popolazione in aumento, soprattutto nei paesi del Sud del mondo, e ad un prevedibile aumento della domanda di materie prime e merci, alimentari e non alimentari, nei prossimi decenni, e si osservano con sempre maggiore attenzione i segni della irreversibile scarsità delle principali materie prime, soprattutto petrolio e gas naturale, necessarie per la produzione della maggior parte delle attuali merci non-alimentari, e i segni degli effetti ambientali negativi delle attuali merci.

Molte merci sintetiche derivate dal petrolio, salutate, alla loro comparsa, come mezzi per “liberarsi” dalla schiavitù della natura, ritenute progettabili e modificabili a piacere, non sono biodegradabili, restano a lungo inalterate dopo l’uso e creano problemi di smaltimento; molte altre merci sintetiche (coloranti, pesticidi, additivi), pur “perfette” nelle applicazioni commerciali, proprio per il loro carattere chimico di “estraneità” ai grandi cicli biologici si sono rivelate dannose per la salute umana e per gli ecosistemi naturali.

Al punto da indurre l’abbandono dei “nuovi” prodotti per tornare ai prodotti naturali. Uno dei casi più noti è quello dell’insetticida sintetico DDT, che aveva soppiantato i pesticidi a base di derivati del piretro e che, dopo alcuni anni, è stato a sua volta soppiantato dal ritorno in commercio degli stessi derivati del piretro.

Va anche notato che la produzione delle merci sintetiche è possibile soltanto in impianti ad alta tecnologia e concentrazione di capitale e di conoscenze, quali sono disponibili soltanto nei paesi industrializzati. Tali merci sono accessibili ai paesi del Sud del mondo soltanto se essi accettano una posizione neocoloniale dominata dal capitale internazionale.

Vi sono segni di una crescente insofferenza verso questa prospettiva e di una crescente attenzione per le merci che possono essere ottenute dalle grandi risorse naturali di origine biologica e agricola, continuamente rinnovabili, risorse che molti paesi del Sud del mondo possiedono, e che possono essere trasformate con impianti costruiti e funzionanti sul posto. Le pubblicazioni della FAO e di altri organismi internazionali indicano chiaramente questa tendenza.

2. La fantasia della natura

A favore della nascita o della rinascita di una industria biotecnica basata sull’agricoltura sta il fatto che dei milioni di specie vegetali e animali esistenti in natura, soltanto alcune centinaia di migliaia sono state osservate e caratterizzate scientificamente e hanno ricevuto un “nome” e soltanto di poche centinaia sono stati esplorati a fondo i caratteri botanici, zoologici e chimici in relazione al loro uso come fonti di materie prime e merci.

Il principio dell’economia tradizionale che spinge a utilizzare soltanto le materie che assicurano una elevata resa di “denaro” per unità di superficie coltivata o per unità di peso, ha provocato un graduale impoverimento delle varietà vegetali e animali utilizzate. Tale impoverimento è stato trasferito anche nei paesi sottosviluppati del Sud del mondo da cui vengono tratte molte delle materie di interesse commerciale. Gran parte del lavoro delle moderne biotecnologie è stato dedicato a sviluppare varietà più efficienti economicamente, con dispersione e perdita del patrimonio genetico e conoscitivo di un gran numero di altre specie vegetali e animali apparentemente “meno economiche”.

Se ci si ferma davanti agli scaffali di una biblioteca in cui sono contenuti i trattati di chimica dei carboidrati, dei lipidi, delle proteine, degli steroli, eccetera, si resta stupefatti dalla grandissima quantità di sostanze elencate, dalla ricchezza delle informazioni strutturali e chimico-fisiche e dalla povertà di informazioni sulle proprietà tecniche di tali sostanze.

Ugualmente, se si prende l’edizione del 1936 del ben noto “Dizionario di Merceologia” di Vittorio Villavecchia (1859-1937), o l’edizione degli anni venti del Novecento della classica “Enzyklopädie der technischen Chemie” dello studioso tedesco Fritz Ullmann (1875-1939), è facile costatare quante merci di origine vegetale e animale siano letteralmente “scomparse”, surrogate da altre in genere meno costose, in termini monetari, talvolta di qualità migliore, spesso peraltro accompagnate da trappole tecnologiche che appaiono sempre più spesso, con l’aumentare della consapevolezza per i problemi ambientali.

L’esplorazione dei trattati di merceologia e di tecnologia chimica scritti nella prima metà del Novecento, prima dell’esplosione della merceologia dei prodotti petroliferi, offre moltissime informazioni su processi e materie che possono, mutate le condizioni, tornare utili ancora oggi e nei prossimi decenni.

L’abbandono, per motivi di prezzo, di molte merci di origine agricola e naturale ha provocato un impoverimento della diversità biologica e la scomparsa di specie di animali da allevamento, di piante da fibra (si pensi al declino della canapa) e di altre utilizzate come fonti di coloranti e di medicinali, eccetera. Come è ben noto, il vasto dibattito sulla conservazione della “biodiversità” ha motivazioni non solo ecologiche, ma soprattutto merceologiche, perché un numero crescente di piante a animali si stanno perdendo quando la loro coltivazione o il loro allevamento non risulta più “economico”.

Un motivo di ottimismo si può peraltro trovare nella ripresa dell’uso merceologico di molte risorse biologiche e agricole, grazie alla grandissima varietà di molecole che esse contengono: un altro aspetto interessante per la resurrezione dell’interesse scientifico per le sostanze naturali sta nel fatto che la produzione commerciale di prodotti, soprattutto alimentari, nei  paesi industriali comporta l’utilizzazione di tecniche di trasformazione e conservazione che generano grandi quantità di sottoprodotti ricchi di molecole organiche che spesso creano problemi di smaltimento e sono fonti di inquinamento. Si pensi ai sottoprodotti e scarti dell’industria delle conserve, dell’industria lattiero-casearia, dell’industria della macellazione e trasformazione della carne, eccetera.

Si può calcolare che, ogni due kilogrammi di materia organica secca di origine biologica che entra negli attuali cicli agroalimentari, almeno un kilogrammo finisca negli scarti o addirittura nei rifiuti. Una più attenta conoscenza della composizione chimica e fisica e dei caratteri di tali scarti potrebbe consentire di recuperare grandi quantità di merci usando come “materie seconde” tali sottoprodotti.

Verranno qui esaminate, anche sulla base delle esperienze del passato, alcune strade che  meritano di essere battute da chi vuole produrre nuove merci e dare vita ad attività agricole e  agroindustriali importanti ed utili sia per il Nord, sia per il Sud del mondo, e alcune  considerazioni su alcune materie di origine biologica che presentano interesse commerciale.

3.  Carboidrati

Circa il 60 % della biomassa vegetale è costituita da carboidrati come zuccheri, cellulose, amidi, che sono poi i primi materiali che si formano nel processo di fotosintesi. Un esame attento dei caratteri di tali carboidrati mostra la grandissima varietà di combinazioni con cui la natura “fabbrica”, con tre soli atomi — carbonio, idrogeno e ossigeno — e con il solo gruppo funzionale alcolico OH, materie diversissime adatte alla soluzione di numerosissimi problemi biologici: talvolta come sostanze nutritive, gli amidi, accumulate per la prima fase di sviluppo dei semi, talvolta come materiali da costruzione, le cellulose e le lignine, capaci di trasportare acqua e sali inorganici dal suolo a decine di metri di altezza.

Di questa grande fantasia naturale viene utilizzata soltanto una piccola parte a fini umani. L’industria della carta, che assorbe ogni anno, nel mondo, molte centinaia di milioni di tonnellate di materiali lignocellulosici, va a cercare le proprie materie prime sulla base della necessità di ottenere della “cellulosa” standard adatta per i suoi cicli produttivi.

L’industria tessile utilizza un numero molto limitato di fibre cellulosiche, principalmente cotone, rispetto alla grande varietà di materiali fibrosi offerti dalla natura. L’industria chimica produce, talvolta faticosamente, per sintesi molecole che sono state e possono essere ottenute per via microbiologica dai carboidrati.

Nei primi anni della ricerca di fibre tessili artificiali, fra la fine dell’Ottocento e i primi decenni del Novecento, l’attenzione dei chimici è stata rivolta ai derivati chimici della cellulosa e si è così visto che i vari gruppi funzionali alcolici erano suscettibili di trasformazione in numerose sostanze, per la maggior parte poi abbandonate per il loro scarso interesse economico come fibre tessili. Sono sopravvissuti alcuni acetati come fibre artificiali o materie per pellicole, di  limitata produzione, e la nitrocellulosa utilizzata come ingrediente per esplosivi. Il successo delle pellicole di polimeri sintetici ha spazzato via l’interesse per quelle di cellulosa rigenerata (tipo cellophane) che pure presentano importanti proprietà di permeabilità ai gas, ai liquidi e di biodegradabilità.

Le lignine, che accompagnano la cellulosa in ragione di circa una parte per ogni due o tre parti di cellulosa, sono, dal punto di vista dell’industria della cellulosa, un sottoprodotto indesiderabile, utilizzato al più come combustibile interno del ciclo produttivo della carta. Eppure possiedono una grande varietà di gruppi aromatici e funzionali poco studiati. Una migliore conoscenza dei materiali lignocellulosici potrebbe dare un contributo a nuove forme di utilizzazione della carta e dei cartoni usati, di fronte ad una crescente difficoltà delle operazioni per la loro trasformazione in nuovi prodotti cartotecnici.

Le altre importanti macromolecole della classe dei carboidrati sono gli amidi, sostanze con diversissima composizione e peso molecolare, variabili da una specie vegetale all’altra. La presenza, in media, di tre gruppi alcolici esterificabili per ogni unità di glucosio, rende gli amidi suscettibili di trasformazione in molti derivati, finora ben poco studiati.

Per idrolisi chimica o microbiologica degli amidi si formano numerosissime sostanze, “le  destrine”, molto variabili come caratteristiche chimiche e fisiche e usate solo limitatamente. La  relativamente recente attenzione per le ciclodestrine mostra come sia possibile dalle destrine ottenere molte nuove merci di interesse tecnico e pratico.

Simili considerazioni valgono per molti zuccheri, dai monosaccaridi come il glucosio, ai disaccaridi, agli zuccheri “più rari”, presenti numerosi in grandi quantità in natura. Molti di questi sono suscettibili, grazie alla presenza dei gruppi funzionali alcolici OH, aldeidici CHO, chetonici CO, di fornire derivati, alcuni dei quali noti dal punto di vista chimico, ma finora poco o niente studiati dal punto di vista delle proprietà tecniche che aprirebbero probabilmente le porte a molti impieghi pratici ed economici.

4.  Proteine e amminoacidi

Le sostanze proteiche, come è noto, rappresentano le pietre fondamentali per tutti i fenomeni biologici. Il loro esame mostra l’infinita fantasia con cui la natura, partendo da un limitato  numero di amminoacidi, costituiti dai quattro elementi carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, ha predisposto i comuni materiali da costruzione per organi vitali tanto diversi fra loro.

Dalle pareti cellulari delle foglie, o del sangue animale, alle ali delle farfalle, troviamo sostanze diversissime come caratteri e funzioni e tuttavia formate da pochi amminoacidi; la diversità  deriva dalle proporzioni in cui sono presenti tali amminoacidi e della loro successione. Per decenni, pur riconoscendo la presenza, in ciascuna molecole proteica, dei principali amminoacidi noti, è stato praticamente impossibile avere informazioni sulla loro “sequenza” e sui rapporti fra tale sequenza e le proprietà biologiche e tecniche delle proteine. Soltanto strumenti, ancora delicati e costosi, permettono l’analisi delle successioni di amminoacidi, analisi peraltro applicata soltanto a un limitato numero di proteine.

Nonostante la varietà delle proteine esistenti in natura soltanto pochissime hanno ricevuto attenzione merceologica, al di fuori degli usi alimentari e di quelli dell’industria conciaria e  tessile. I caratteri della lana e della seta sono stati studiati prevalentemente in relazione alle operazioni elementari di filatura, tessitura, colorazione.

Poche sostanze proteiche (quelle della caseina, della zeina del mais, dell’arachide) sono state utilizzate per la produzione di fibre artificiali, oggi abbandonate. Le gelatine recuperate dai sottoprodotti delle operazioni conciarie hanno un campo di applicazione relativamente limitato.

Eppure ogni anno, nel mondo, milioni di tonnellate di proteine vegetali, o presenti nei residui dell’estrazione dei grassi, o derivati dal siero del latte, o presenti negli scarti della macellazione e delle operazioni conciarie, eccetera, vengono destinate ad usi merceologicamente modesti, come l’alimentazione del bestiame, o la concimazione dei terreni, quando addirittura non sono buttate vie costituendo fonti di inquinamento. Molte di queste proteine sono di origine animale, ricche di amminoacidi essenziali, e potrebbero essere utilizzate per l’integrazione  degli alimenti biologicamente “poveri”, come quelli che stanno alla base della nutrizione di molti paesi del Sud del mondo.

5.  Lipidi, steroli e altri composti

Le stesse considerazioni sulla fantasia della natura valgono per i lipidi che pure sono prodotti, per via industriale, soprattutto per l’alimentazione umana, in quantità di poco meno di 100 milioni di tonnellate all’anno. Anche in questo caso ci si trova di fronte a combinazioni (esteri) di acidi grassi e glicerina disposti con rigoroso ordine dalla natura, ordine e combinazioni diversi in ciascun tessuto vegetale e animale: eppure le conoscenze sulla struttura dei trigliceridi sono state approfondite soltanto in pochissimi casi, per esempio nel tentativo di riconoscere l’origine di alcuni grassi nelle miscele per svelare frodi commerciali.

Il successo dei tensioattivi sintetici e della glicerina sintetica ha ridotto il campo di applicazione industriale dei grassi naturali: anche qui le considerazioni “ecologiche” hanno riportato in vita, nella detergenza domestica, sia pure limitatamente, alcuni tipi di saponi grazie alla loro biodegradabilità. Fra i derivati chimici dei grassi un ruolo importante hanno gli esteri con l’alcol metilico, ingredienti del “biodiesel” di cui si parlerà fra poco.

Si può solo dire, in questo breve spazio, che vi sono molte strade aperte per l’utilizzazione, con successo, di coloranti naturali, delle resine e dei terpeni, di molte vitamine e degli steroli, soprattutto in tutti quei casi in cui le proprietà di interesse commerciale sono associate a  strutture chimiche abbastanza complicate, fornite abbastanza “facilmente” dai processi viventi agricoli e biologici e non riproducibili per via sintetica.

A puro titolo di curiosità, e come esempio della potenziale ricchezza di moltissimi prodotti spontanei o agricoli quasi sconosciuti del Sud del mondo, si può ricordare la storia della produzione, nel 1951, da parte dell’industria messicana Syntex, del cortisone dalla diosgenina ricavata dalla radice dell’igname messicano; lo stesso gruppo di chimici americani e messicani, operando nel Messico, preparò, sempre nel 1951, dal testosterone il contraccettivo orale noretisterone, “la pillola” (è questo il titolo di un libro di Carl Djerassi, pubblicato da Garzanti, che racconta tutta questa avventura) che avrebbe fatto diminuire il tasso di crescita della popolazione mondiale e rivoluzionato i costumi sessuali di miliardi di coppie. Si tratta di un esempio di come la rivoluzione della biomassa potrebbe far crescere nel Sud del mondo nuove industrie e attività di ricerca e produzione basate su materie locali.

6.  Una chimica troppo difficile

Nelle brevi considerazioni precedenti ho usato la terminologia tradizionale impiegata nella classificazione dei principali componenti dei prodotti agricoli e zootecnici, vegetali ed animali. In realtà nelle cellule viventi non esistono singoli componenti — carboidrati, zuccheri, proteine, lipidi, steroli, eccetera — ma le diverse componenti sono chimicamente combinate fra loro sotto forma di “complessi”, un termine che aiuta a nascondere la limitatezza delle nostre conoscenze.

Si potrebbe dire che la chimica delle sostanze naturali è troppo complicata per la nostra maniera di ragionare: numerosi fenomeni di interesse pratico e commerciale sono dovuti alle proprietà di sostanze su cui sappiamo troppo poco. Comportamenti apparentemente banali, come i fenomeni che si hanno nell’impasto e la cottura del pane, nella cottura delle paste alimentari, nella feltratura della lana, molte caratteristiche di permeabilità selettiva ai gas, ai sali e ai liquidi manifestate da membrane biologiche, eccetera, sono dovuti alla maniera in cui i vari ingredienti sono combinati fra loro come complessi amido-proteine, lipo-proteine, eccetera.

7.  L’agricoltura come fonte di energia

L’aumento del prezzo del petrolio in questo primo decennio del XXI secolo, l’aumento della consapevolezza dei mutamenti climatici provocati dall’aumento della concentrazione nell’atmosfera dell’anidride carbonica proveniente dalla combustione dei combustibili fossili — carbone, petrolio e gas metano — continuamente estratti dalle riserve sotterranee e limitate  del pianeta, ha fatto rinascere l’attenzione per la produzione di combustibili, ma soprattutto carburanti liquidi per autotrazione, dai prodotti presenti nella biomassa.

Tali carburanti contengono “dentro di se” l’energia che il Sole ha fornito nel processo di fotosintesi; esso consiste, come è ben noto, nella combinazione di due molecole molto semplici — quella dell’anidride carbonica CO2 e quella dell’acqua H2O — presenti nell’atmosfera e nel terreno in grande quantità e del tutto gratuite; nelle foglie verdi (il colorante verde clorofilla funziona da catalizzatore della sintesi, sotto l’azione della radiazione solare si formano sostanze organiche più o meno complesse, attraverso varie strade, con immissione nell’aria di ossigeno O2 che è il sottoprodotto (in un certo senso il “rifiuto”) della reazione.

Alla fine, in seguito anche ad altre reazioni che comportano l’uso dell’azoto fornito dal terreno e di altri elementi, nei vegetali si forma un insieme di sostanze organiche ricche di energia. Si tratta, principalmente, di zuccheri, amido, cellulosa, lignine, sostanze proteiche, grassi, eccetera, quelle di cui si è parlato poco prima.

La quantità di energia solare che può essere fissata dalla vegetazione varia molto a seconda del tipo di piante, delle condizioni climatiche, eccetera. Inoltre la fotosintesi utilizza soprattutto la componente visibile della radiazione solare. Nelle zone in cui sono presenti colture ecologicamente stabili — come grandi foreste — è possibile recuperare, sotto forma di contenuto energetico delle sostanze organiche, circa l’uno per cento della radiazione solare totale incidente. Se si considera che le celle fotovoltaiche solari — fra i più efficienti dispositivi per l’utilizzazione dell’energia solare — trasformano in elettricità non più del 13 % della radiazione incidente totale, si vede che un rendimento dell’uno per cento, senza macchine, si può considerare buono.

Nelle condizioni dell’Italia, dove la radiazione solare incidente è in media di circa 5.000 MJ/m2 all’anno, per un ettaro un rendimento dell’uno per cento corrisponde a circa 500 mila MJ all’anno di energia recuperata sotto forma di biomassa vegetale secca del peso di circa 30.000 kg.  Se si considera che il potere calorifico dei prodotti petroliferi è di circa 40 MJ/anno, si può dire che un ettaro di terreno coltivato o di bosco rappresenta un pozzo inesauribile che fornisce l’energia equivalente a quella di circa 12 tonnellate di prodotti petroliferi all’anno.

La materia organica vegetale presente nella biomassa è, peraltro, una fonte di energia ben differente dal petrolio, dal carbone, dal gas naturale, dalla benzina. Si possono tuttavia trasformare le sostanze organiche vegetali in combustibili liquidi, oppure in materie prime o prodotti (come le materie plastiche) che, alternativamente, dovrebbero essere fabbricate usando petrolio. Le sostanze organiche della biomassa, ricche di amido e zuccheri, possono essere trasformate per fermentazione in alcol etilico; è la stessa operazione che si ha nel vino e nella birra. L’alcol etilico puro è un liquido combustibile che può essere miscelato con la benzina e può essere utilizzato, quindi, come carburante per autoveicoli.

Già in passato in vari paesi, e anche in Italia, negli anni trenta e quaranta del Novecento, l’alcol etilico di origine agricola, e, quindi, derivato dal Sole, è stato usato come carburante. Per molti decenni in Brasile l’alcol etilico ottenuto dallo zucchero di canna è stato usato come carburante con notevole risparmio di prodotti petroliferi; negli Stati Uniti è stato usato come carburante l’alcol etilico derivato dall’amido di mais.

I carboidrati derivati dall’amido e dal legno possono, sempre per fermentazione, essere trasformati, oltre che in alcol etilico, in alcol butilico, altro buon carburante miscelabile con la benzina o usabile direttamente nei motori a scoppio.

I materiali lignocellulosici per riscaldamento ad alta temperatura, possono essere trasformati in due gas — ossido di carbonio CO e idrogeno H2 — dai quali si può ottenere per sintesi alcol metilico, un liquido che può anch’esso essere usato in miscela con la benzina come carburante per autoveicoli.

In molte operazioni agricole si formano dei sottoprodotti che possono essere trasformati in metano CH4, un gas combustibile (anzi è lo stesso costituente del gas naturale) mediante processi semplici e noti. Si parla di “biogas” per indicare il metano ricavabile da sottoprodotti e scarti agricoli e zootecnici, quindi il metano “solare”.

I grassi presenti nei prodotti e sottoprodotti agricoli, soprattutto nei semi oleosi, come quelli del girasole, dell’arachide, della soia — in molti casi provenienti, quindi, da coltivazioni tipiche dei paesi del Sud del mondo — possono essere usati come carburanti nei motori progettati per funzionare col ciclo diesel, cioè con frazioni petrolifere più “pesanti” delle benzine. Gli stessi grassi possono essere trattati con alcol metilico, in un processo chiamato esterificazione, e possono essere trasformati in esteri metilici degli acidi grassi, adatti ancora meglio come carburanti per motori diesel. E’ questo il cosiddetto “biodiesel” che ormai viene prodotto industrialmente in molti paesi e anche in Italia.

I combustibili derivati dalla biomassa, quando vengono bruciati, restituiscono, come calore, l’energia che il Sole ha messo a disposizione per la loro sintesi; nel corso della combustione si forma, naturalmente, anidride carbonica che ritorna nell’atmosfera senza peraltro contribuire all’effetto serra; infatti l’anidride carbonica che si forma durante la combustione del carbone, del petrolio e del gas naturale, si aggiunge a quella già esistente nell’atmosfera e altera quindi il flusso di energia solare diretta verso la Terra, innalzandone lentamente, appunto per “effetto serra”, la temperatura superficiale. Nel caso dei combustibili e carburanti di origine agricola, biologica, viene immessa nell’atmosfera, dopo la combustione, la stessa anidride carbonica che era stata prelevata pochi mesi o anni prima, durante la fotosintesi. La concentrazione complessiva dell’anidride carbonica atmosferica resta, quindi, grazie all’uso energetico della biomassa, costante e si evita un ulteriore contributo ai mutamenti climatici.

8.  Per una società biotecnica

Sempre più spesso si parla di “coltivazioni” o “piantagioni energetiche” per indicare colture agricole o forestali progettate proprio per ottenere combustibili o materie alternative a quelle ricavate dal petrolio. Il recupero produttivo a fini energetici dei tre milioni circa di ettari abbandonati in Italia fornirebbe un’importante frazione dei prodotti petroliferi consumati ogni anno in Italia (circa 100 milioni di tonnellate nel 2006), con vantaggi per le minori importazioni, con aumento dell’occupazione, della ricchezza interna, con vantaggi per la difesa del suolo, eccetera.

Su scala mondiale la diffusione di una agricoltura rivolta alla produzione di merci e carburanti alternativi a quelli petroliferi aprirebbe le porte ad una società meno inquinata, meno soggetta ai rischi di scarsità e alla dipendenza di tanti paesi dai pochi che possiedono le attuali risorse di petrolio e gas naturale. Non a caso l’attenzione per merci e carburanti dalla biomassa sta crescendo negli Stati Uniti che vedono declinare la loro sicurezza nell’approvvigionamento di fonti interne di combustibili fossili, con riserve in lento continuo declino

A maggior ragione l‘avvio verso una società basata sui prodotti e sottoprodotti agricoli avrebbe importanza per liberare tanti paesi oggi arretrati, del Sud del mondo, dalla dipendenza da materie e tecnologie oggi monopolio delle grandi potenze del Nord del mondo.

L’avvento di quella “società biotecnica” auspicata da Lewis Mumford presuppone, peraltro, una rinascita della chimica e merceologia delle sostanze organiche naturali. A differenza dell’attuale tendenza della merceologia, la cui attenzione è rivolta alle risorse alimentari, ai minerali, ai combustibili fossili e ai relativi problemi ambientali, lo sguardo verso il futuro dovrebbe indurre a prestare maggiore attenzione alle sostanze organiche presenti negli organismi vegetali ed animali, sia alla luce dei crescenti vincoli ambientali, sia in vista della produzione di nuove merci e nuovi materiali commerciali, dovrebbe indurre gli studiosi ad esaminare le prospettive di nuovi cicli produttivi e merci nel settore agroindustriale.

I merceologi, i chimici e le imprese dei paesi industrializzati potrebbero utilmente collaborare a creare nuove merci, processi e occasioni di occupazione e di impresa, con vantaggio sia per il Sud sia per il Nord del mondo, ricordando anche che molte soluzioni sono già state trovate e poi sono state abbandonate, con un impoverimento del patrimonio di conoscenze, un processo simile alla perdita del patrimonio di biodiversità.

A tal fine sarebbe di grande utilità un ”dizionario”, un inventario, tecnico-scientifico — e storico — dei prodotti industriali ottenuti in passato e attualmente e ottenibili in futuro dalla biomassa. Un ruolo importante dovrebbe avere lo studio dell’utilizzazione delle grandi quantità di sottoprodotti e residui agricoli e zootecnici, attraverso processi agro-industriali nei quali un ruolo importante avrebbe la microbiologia industriale, quella scienza che sa come “mettere al lavoro” i microrganismi — innumerevoli e solo in parte noti — che la natura ha predisposto per trasformare ed elaborare i “propri” prodotti vegetali e animali.

Alcuni rilevano che l’utilizzazione di coltivazioni agricole e forestali per fini merceologici potrebbe sottrarre terre fertili alla produzione di alimenti essenziali per il Sud del mondo o potrebbe comportare la distruzione di foreste indispensabili per gli equilibri ecologici planetari futuri, o potrebbe assorbire esorbitanti quantità di acqua. Che ciò non avvenga dipenderà dalla capacità dei governanti di “pesare” adeguatamente vantaggi e costi, monetari, sociali ed ecologici, nell’offrire una risposta alla domanda di beni materiali dei loro governati.