„Epoca de piatră nu a luat sfârşit din cauza epuizării pietrei, iar era petrolului se va încheia cu mult înainte ca lumea să rămână fără petrol” (Sheikh Zaki Yamani, fostul ministru al petrolului din Arabia Saudită). Provocarea fundamentală cu care ne confruntăm în acest secol este transformarea societăţii în care consumul este dictat doar de cerere, într-o societate care să îşi conştientizeze realist nevoile legate de consumul de resurse naturale. Astfel atitudinea distructivă şi risipitoare pe care omul o are în prezent se va transforma într-o atitudine responsabilă faţă de resursele naturale limitate de care dispune Pământul.

În spiritul conservării resurselor naturale, trebuie să dezvoltăm eco-biotehnologii capabile să furnizeze necesarul de energie şi polimerii necesari societăţii noastre.
Au fost dezvoltate deja în întreaga lume mai multe tehnologii verzi destinate producerii de energie regenerabilă. Cele mai multe dintre ele utilizează energia soarelui ca sursă principală de energie fie în mod direct, fie prin intermediul purtătorilor de energie. Indiferent de tehnologia verde aplicată, există aspecte cheie, printre care cele mai importante fiind: conversia energetică eficientă, stocarea energiei produse până la momentul consumului, amprenta de carbon, deşeurile generate în procesul de producţie, impactul asupra mediului, etc. Analizând aceşti factori celulele vii sau biomasa par să îndeplinească în totalitate cerinţele pentru „cel mai verde purtător de energie regenerabilă”, pentru că organismele vii convertesc energia în cel mai eficient mod, iar pentru stocarea energiei produse nu este nevoie de construirea de acumulatori chimici confecţionaţi din minerale rare care după întrebuinţare să fie greu de reciclat – acumulatorul fiind biomasa însăşi. Amprenta de carbon a procesului de biosinteză este negativă, iar a celorlalte tehnologii implicate în procesarea biomasei, cum este fermentarea, au amprenta de carbon foarte scăzută, iar reziduurile vegetale sunt complet biodegradabile. În plus, impactul asupra mediului al unei agriculturi durabile este mult mai mic comparativ cu schimbările generate prin instalarea într-un peisaj natural a turbinelor eoliene. Argumentele prezentate mai sus arată faptul că biomasa agricolă reprezintă pentru viitor o sursă regenerabilă importantă pentru producerea de energie.
Trecerea la utilizarea resurselor regenerabile, evitarea proceselor poluante și periculoase pentru mediu, fabricarea și utilizarea de produse sigure și compatibile cu mediul, se pate face doar prin crearea și dezvoltarea unui sistem de producție sustenabil și ecologic pentru generarea de produse alternative la tehnologia petrochimică. Fabricarea de materiale chimice organice trebuie să se facă după criterii stricte și din materii prime total regenerabile și cu amprentă redusă de carbon – singura sursă care întrunește aceste criterii fiind biomasa. Conversia acesteia în produse chimice se poate face în biorafinării. În acest proiect noi vom considera biomasa agricolă ca ”cea mai ecologică baterie” care acumulează și furnizează energia de la soare. După ce ”bateria” (spre exemplu biomasa de sorg) este utilizată și energia este extrasă prin procese de hidroliză și fermentare, obținându-se produse combustibile, cum este etanolul, sau produse chimice cum este acetona, ”bateria uzată” (spre exemplu bagasa de sorg) poate fi utilizată în continuare pentru producerea de și mai multă energie (prin fermentare anaerobă cu producere de biogaz) și de îngrășământ organic foarte valoros pentru producția de biomasă agricolă. Obiectivul central al economiei globale pentru un viitor sustenabil trebuie să fie integrarea strategică a diferitelor biotehnologii bazată pe două concepte: cel de biorafinărie ca industrie a viitorului și cel de agricultură sustenabilă prin conservare bioresurselor existente. Probabil cea mai mare dificultate constă în conectarea diferitelor biotehnologii pentru dezvoltarea unei eco-bio-tehnologii sustenabile și eficiente.

Sorgul zaharat, este o plantă anuală de tip C4, ocupă locul patru la nivel mondial în ceea ce priveşte producţia obţinută, se caracterizează prin: producţie ridicată de etanol pe hectar pe sezon 3500 litri; necesită cantităţi reduse de apă pentru a se dezvolta – doar jumătate din apa necesară creşterii porumbului; are capacitatea de a se dezvolta pe soluri marginale; nu este nociv mediului înconjurător – necesitând mai puţin îngrăşământ comparativ cu porumbul; are creştere rapidă - fiind necedare doar 4 luni pentru a atinge maturitatea (este deci ideal pentru a fi cultivat drept plantă secundară); are eficienţă energetică ridicată şi este foarte uşor de recoltat.

Datorită cerinţelor ridicate în ceea ce priveşte temperatura la semănat comparativ cu porumbul, poate fi crescut ca şi cultură secundară după cerealele de iarnă. Recoltarea se realizează când conţinutul de substanţă uscată al plantei atinge valoarea de 35%, obţinându-se randamente de 10-33 tone substanţă uscată la hectar. Conţinutul de zahăr per plantă proaspăt recoltată este de 8-9%, putând atinge 18-20% în cazul plantei uscate. Astfel, cultivat în Europa sorgul zaharat poate produce 3,5-4 tone de zahăr pe hectar. Zahărul conţine 63% sucroză, 21% glucoză şi 16% fructoză. Datorită conţinutului ridicat de zahăr dar şi de amidon al seminţelor varietatea de Sorghum bicolor prezintă deosebit interes ca sursă de materie primă pentru industria etanolului.

Fezabilitatea ecologică şi economică este determinată pe de o parte de utilizarea combinată a produselor secundare (bagase şi reziduuri de distilare) pentru producerea etanolului şi biogazului din resurse celulozice şi pe de altă parte de utilizarea digestatului rezultat în timpul procesului de producţie ca îngrăşământ valoros pe terenurile destinate cultivării plantelor. Sorgul zaharat produs în România ca materie primă principală într-un proces integrat poate servi drept model pentru conceptul de biorafinărie durabilă.

Cercetările din cadrul acestui proiect vor furniza rezultate ştiinţifice cu privire la potenţialul producerii de energie regenerabilă folosind drept materie primă biomasa agricolă şi va propune modalităţi de dezvoltare durabilă a proceselor de conversie a biomasei în biorafinării. Din punctul nostru de vedere abordarea cea mai originală în cadrul proiectului este închiderea circuitului în ceea ce priveşte prelucrarea biomasei agricole şi reintroducerea substanțelor minerale și organice în sol prin digestatul rezultat din tehnologia producerii biogazului (a se vedea schema de mai sus).

Cercetările biotehnologice din cadrul acestui proiect vor demonstra faptul că producerea de biogaz trebuie să constituie ultima verigă în conceptul de biorafinărie, astfel reziduurile şi produsele secundare rezultate în urma producerii altor biocombustibili pot fi fermentate anaerob rezultând astfel metanul, deci o cantitate suplimentară de energie. Substanțele minerale și organice rezultate în urma procesului fermentativ vor fi reintroduse în sol prin aplicarea digestatului ca îngrăşământ cu un conținut important de nutrienți. Această abordare va determina evitarea epuizării nutrienţilor din sol, aspect important pentru a susţine noţiunea de “regenerabil”. Pentru că, în cazul în care calitatea solului este afectată de cultivarea intensivă timp îndelungat a diverselor plante, solul epuizat va deveni impropriu pentru agricultură, deci tehnologia aplicată va fi nesustenabilă iar producerea de biomasă va fi ineficientă, astfel sursa de energie devine neregenerabilă.