Storia e chimica, politica e scienza: la storia del biobutanolo è un intreccio relativamente complesso per una molecola così semplice.
Questo alcol lineare, a quattro atomi di carbonio, prodotto sia da fonti fossili ma soprattutto dalla fermentazione microbica delle biomasse, e su cui attualmente sono fondate molte delle speranze relative ai biocombustibili di seconda generazione, ha una storia che affonda le proprie radici nella seconda metà dell’800, quando il famoso scienziato *Louis Pasteur,* il padre della moderna microbiologia, scoprì che il butanolo era il risultato di un processo fermentativo del batterio da lui denominato _Vibrion butyrique._
Da Pasteur ad oggi l’interesse per il butanolo prodotto per via fermentativa è stato fortemente altalenante, condizionato dalla continua variazione del costo delle materie prime di origine fossile; fino al 2005 è stato considerato per lo più come solvente o come un interessante precursore per la sintesi di molecole chimiche, una sorta di piattaforma per la produzione di altri composti di largo consumo industriale come gli esteri acrilici, gli eteri e le resine. Negli ultimi anni però, il boom dei biocombustibili come alternativa sostenibile ai tradizionali combustibili derivanti dal petrolio, ha “reinventato” il biobutanolo, conferendogli una nuova prospettiva di utilizzo nel settore dei biocarburanti. I vantaggi legati all’utilizzo di biobutanolo rispetto ai biocombustibili di prima generazione (bioetanolo soprattutto) sono molteplici ed innegabili, sia in termini di efficienza energetica, di compatibilità con i motori e con gli impianti di distribuzione, e dal punto di vista di utilizzo delle risorse agro-forestali.
Nonostante però l’altisonante appellativo di “nuovo” combustibile, il biobutanolo è tutt’altro che una scoperta recente: prodotto industrialmente utilizzando processi microbici fin dai primi anni del ‘900, il biobutanolo ha visto il proprio sviluppo industriale indissolubilmente legato alle vicende politiche del secolo scorso e in particolare al primo presidente dello Stato di Israele, *Chaimchik Weizmann* (Motal, Bielorussia, 1874 – Rehovot, Israele, 1952), uomo chiave nella creazione dello stato di Israele, ma anche uomo di scienza, padre della fermentazione ABE, alla base della sintesi attuale del biobutanolo.
La fermentazione ABE è un processo molto semplice, basato sulla capacità di certi tipi di microrganismi, appartenenti al genere Clostridium, di produrre Acetone, Butanolo ed Etanolo (da cui l’acronimo ABE) in condizioni anaerobiche, analogamente a come i lieviti fermentano gli zuccheri per produrre etanolo. Questo processo produce i tre solventi in rapporto 3:6:1, cioè per ogni parte di etanolo vengono prodotte tre parti di acetone e sei parti di butanolo.
Nel 1910 Weizmann ed altri scienziati vennero incaricati dalla compagnia britannica Strange and Graham, interessata alla produzione di gomma artificiale, di valutare la potenzialità dei microrganismi per la sintesi industriale dei solventi: l’idea si basava sulla sintesi microbica di butanolo e alcol amilico, da cui poi ottenere i monomeri base della gomma sintetica, il butadiene e l’isoprene. Weizmann, che in quegli anni lavorava presso l’Università di Manchester, si concentrò su una serie di esperimenti che lo portarono all’isolamento di un batterio, il Clostridium acetobutylicum in seguito denominato *batterio di Weizmann*, in grado di fermentare una vasta gamma di substrati ricchi in amido, come la patata o il mais, e di produrre così elevate quantità di acetone, butanolo ed etanolo.
Una brusca diminuzione del prezzo della gomma naturale in seguito all’aumento della produzione nelle piantagioni asiatiche tra il 1912 e il 1914, contribuì però a raffreddare notevolmente l’entusiasmo per la scoperta: il butanolo divenne _“…un alcol molto futile”_ come disse *William Henry Perkin jr,* direttore del laboratorio di chimica dell’Università di Manchester, che consigliò Weizmann di non investire ulteriori energie sul perfezionamento del proprio processo e, letteralmente, di “buttare il butanolo nel lavandino”.
Il decollo industriale della fermentazione ABE e del batterio di Weizmann non venne però ritardato a lungo; nel 1914 il drammatico scoppio della prima Guerra Mondiale segnò il successo del processo, legando a doppio filo il destino del butanolo alle vicende belliche di inizio secolo. La Marina Britannica era, infatti, alla disperata ricerca di grandi quantità di cordite, una polvere da sparo senza fumo indispensabile per non rivelare la posizione delle proprie navi ai nemici, per la cui sintesi erano necessarie grandi quantità di acetone, a quell’epoca ottenibile come sottoprodotto del carbone di legna. Le foreste del Regno Unito non erano in grado di sopperire all’enorme domanda di acetone, e la fermentazione ABE risultò la chiave di volta per rispondere a questa esigenza; il processo di Weizmann divenne il più grande processo biotecnologico dell’industria mondiale, secondo solo alla produzione microbica di etanolo, e consentì una fornitura costante di acetone a Gran Bretagna, Canada e Stati Uniti per tutto il corso della Grande Guerra. Dal punto di vista politico e storico il successo della fermentazione ABE determinò anche un ulteriore importante evento; Weizmann, membro attivo del Movimento Sionista, rifiutò riconoscimenti e onorificenze per l’incredibile aiuto che la sua scoperta aveva apportato al Governo inglese ma rimarcò la necessità del popolo ebraico di avere un proprio stato in Palestina. Nel 1917 il Ministro degli Esteri britannico, *Arthur Balfour,* scrisse la famosa Dichiarazione Balfour, in cui si asseriva che _“il governo di Sua Maestà considerava con favore che si stabilisse in Palestina un focolare nazionale per il popolo ebreo”._
Questi sono brevemente gli avvenimenti che hanno decretato la “nascita” del biobutanolo, ponendone le basi per uno sviluppo industriale mondiale; tuttavia negli anni ‘60 la produzione di butanolo da fonti fossili divenne economicamente competitiva e conseguentemente la maggior parte dei paesi che avevano investito sul processo ABE chiuse i propri impianti. Uniche eccezioni il Sud Africa e l’URSS, che continuarono i processi fermentativi rispettivamente fino agli anni ’80 e ’90.
Attualmente il butanolo è una commodity industriale con un costo di circa 15 dollari al litro, ampiamente utilizzato nell’industria alimentare e cosmetica, e prodotto prevalentemente tramite processi chimici a partire dal propilene.
Il recente rinnovato slancio degli ultimi anni per la produzione di butanolo per via microbica rispetto alla sintesi chimica è derivato dal fatto che i colossi industriali petrolchimici stanno focalizzando la loro attenzione su biocombustibili di seconda e terza generazione, come alternativa al biodiesel e al bioetanolo non certo esenti da problematiche ambientali e socio-economiche.
Il butanolo presenta vantaggi innegabili rispetto all’etanolo: ha un più alto contenuto energetico, è facile da trasportare perché poco corrosivo e quindi compatibile con le infrastrutture esistenti per la distribuzione delle benzine tradizionali, e può essere miscelato alla benzina in elevate percentuali senza alcuna modificazione dei motori. Inoltre ha proprietà chimico-fisiche vantaggiose, che limitano il rischio per l’uomo e l’ambiente in quanto è poco volatile, e quindi poco pericoloso per gli operatori, e poco solubile in acqua, il ché riduce la possibilità di contaminazione delle acque in caso di rilascio accidentale. Infine il biobutanolo può essere prodotto sia dagli stessi feedstock agricoli del bioetanolo, rappresentando così un’altra opportunità di mercato per i prodotti chiave dell’agricoltura (grano, frumento e zucchero di canna e barbabietola), ma soprattutto da derivati lignocellulosici e scarti agricoli, come stocchi di mais, trucioli di legno e paglia, per i quali non si ha una competizione con l’uso alimentare della risorsa.
Grandi nomi dell’industria energetica e petrolchimica stanno puntando molto su questo settore, con finanziamenti ed interessi in gioco decisamente consistenti; la BP per esempio ha lanciato nel 2007 un programma di ricerca decennale da 500 milioni di dollari in collaborazione con l’Università di Berkeley in California volto allo sviluppo e al miglioramento di nuove generazioni di biofuels come il biobutanolo, e sempre nello stesso anno Dupont e BP hanno riavviato la produzione industriale di biobutanolo in Gran Bretagna mediante il processo ABE (il primo impianto di scala commerciale diventerà operativo nel 2013) con un investimento di 58 milioni di dollari.
Tutto sommato niente male per una molecola che nei primi decenni del secolo scorso è stata definita _“un alcol molto futile”._