La cellulosa è la sostanza principale della parete cellulare della pianta ed è responsabile della resistenza alla trazione della biomassa. In termini di quantità, è il più grande polimero sulla terra. La cellulosa è composta per il 42 per cento da carbonio, per il 6 per cento da idrogeno e per il 52 per cento da ossigeno. Ha un potere calorifico di circa 17,3 MJ/kg. A seconda della specie vegetale considerata, il contenuto di cellulosa del legno è compreso tra il 40 e il 49 per cento, e tra il 23 e il 43 per cento per i combustibili da stelo. La tabella 1 mostra il contenuto di cellulosa di diverse piante.
| Stabilimento | Cellulosa |
|---|---|
| Piante di legno | Dati in peso-percentuale |
| Abete | 42,3 |
| Pino | 41,9 |
| Abete rosso | 41 |
| Cenere | 40,2 |
| Faggio | 45,4 |
| Betulla | 40,9 |
| Pioppo | 48,4 |
| Willow | 42,9 |
| Piante stalkerate | Dati in percentuale di sostanza secca |
| Paglia di grano | 38 |
| Erba della prateria | 37 |
| Miscanthus | 43 |
| Miglio dolce | 23 |
| Festuca del tubo | 25 |
| Paglia di mais | 38 |
Le materie prime a base di cellulosa possono essere utilizzate sia dal punto di vista energetico che materiale. Le materie prime a base di cellulosa sono utilizzate come materiali da costruzione, mangimi per animali, nell'industria alimentare o nella produzione della carta. L'uso energetico comprende l'uso come carburante e la produzione di bioetanolo. Per la produzione di etanolo si possono utilizzare vari legni duri e morbidi, paglia e i relativi rifiuti organici.
La difficoltà nella produzione di bioetanolo sta nella degradazione della cellulosa, poiché questa è spesso presente in combinazione con emicellulosa e lignina. Sono necessari processi di digestione complessi per separare questi composti per la trasformazione in bioetanolo. Ma anche la degradazione della pura cellulosa in glucosio è difficile a causa della sua struttura cristallina. La digestione può essere effettuata mediante processi di idrolisi catalizzati enzimaticamente o catalizzati con acido. Nell'idrolisi catalizzata enzimaticamente, la cellulosa viene convertita in glucosio mediante l'applicazione di enzimi. È necessario un pretrattamento chimico, meccanico o termico della cellulosa. Questo assicura una rapida e profonda penetrazione degli enzimi nel materiale e distrugge la struttura cristallina. La cellulosa diventa così accessibile per l'idrolisi enzimatica catalizzata. L'idrolisi catalizzata dall'acido utilizza l'acido per convertire la cellulosa e l'emicellulosa in glucosio. Il vantaggio è la conversione più rapida del materiale di partenza. Tuttavia, in condizioni tecniche si formano dei sottoprodotti (ad esempio lo zucchero C5), che sono più difficili da convertire nel corso del processo.
Cellulosa
cellulose