Ippocastano, una fonte di principi attivi per le bioraffinerie

L'ippocastano (Aesculus hippocastanum L.) è un albero alto 15-20 metri, originario dalla Penisola Balcanica, introdotto in Italia come ornamentale nel Sedicesimo Secolo e poi diffusosi su quasi tutto il territorio nazionale. Rustico, tollera le basse temperature e non ha particolari esigenze in fatto di substrato, benché preferisca terreni umidi, da 0 a 1.300 metri sul livello del mare. La capacità di tollerare l'inquinamento assieme alla densa chioma e l'evapotraspirazione fanno di questa specie la scelta ideale per l'ombreggiamento di viali e giardini. Nella tradizione bavarese è l'albero ideale per garantire la freschezza delle cantine sotterrane e dei tradizionali Biergarten.

La crescita dell'ippocastano è molto veloce: in Inghilterra è stata stimata in 60-90 centimetri/anno per le giovani piante, ed una media di 30 centimetri/anno durante almeno sessanta anni. La velocità di crescita dipende molto dalla disponibilità di acqua e nutrienti nel suolo. Le radici sono poco profonde e si estendono fino a 20 metri, possono danneggiare un edificio distante 15 metri. Tollera bene il gelo e moderatamente la siccità e la salinità. I giovani esemplari tollerano l'ombreggiatura parziale, ma il pieno sole è condizione indispensabile per lo sviluppo (¹). Il legno di questa specie è leggero e molto poroso, per cui tende ad imbarcarsi con le variazioni di umidità. È quindi poco apprezzato come legname da opera, nonostante la bellezza delle sue venature (Foto 1). Un'applicazione di nicchia del legno di ippocastano sfrutta la sua elevata porosità per la fabbricazione di scaffali o vassoi impiegati per la conservazione o l'essiccazione della frutta. Il legno è un discreto combustibile, con un Potere Calorifico Inferiore (Pci) pari a 3,4 kWh/chilogrammo (12, 24 MJ/chilogrammo, legno essiccato all'aperto con circa il 20% di umidità).

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La legna dell'ippocastano è poco utilizzata come combustibile perché, essendo molto leggera e porosa (densità 640 chilogrammi/m³ con 20% di umidità), si consuma velocemente e inoltre il fumo ha un odore poco gradevole. Il Pci della biomassa proveniente dalle potature primaverili (foglie e rami) è pari a 18,34 MJ/chilogrammo SS, con un contenuto di ceneri del 18% SS. Detta biomassa ha il 64% di umidità ed un rapporto C/N pari a 29,9 (²) per cui il suo utilizzo come combustibile richiederebbe di consumare 2,61 MJ/chilogrammo di calore, ovvero il 14% del suo Pci per la sua essiccazione. In virtù della sua umidità e rapporto C/N, la biomassa delle potature adeguatamente triturata e compostata sarebbe un ottimo ammendante.

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L'ippocastano ha una grande velocità di crescita ed una discreta capacità di emettere polloni radicali quando ceduato, per cui si presta bene per la ceduazione a rotazione breve (³). Poiché il cippato di ippocastano non ha mercato come combustibile per le ragioni esposte sopra, lo svantaggio che rappresenta la sua porosità potrebbe diventare un pregio per la produzione di carbone attivo oppure di biochar.

I fiori dell'ippocastano sono melliferi. Le api gradiscono anche il loro polline ed il miele è di buona qualità.

Foto 1: Il legno dell'ippocastano

(Fonte foto: The Wood Place)

La scarsa utilità del legno di ippocastano è compensata dalle potenzialità di questa pianta come bioraffineria. La maggioranza degli utilizzi tradizionali è officinale. Il nome stesso della specie significa "castagne dei cavalli" perché i suoi frutti - noti come "castagne matte" o "castagne d'India", (Foto 2) - venivano utilizzati come rimedio per la tosse dei cavalli. Nella tradizione popolare, le castagne matte venivano utilizzate per la preparazione di succedanei del sapone (si includono alcune ricette casalinghe per i lettori interessati alla sperimentazione ⁴). Infatti, ciò che rende immangiabili i frutti dell'ippocastano sono le saponine, in particolare le escine, composti con proprietà antivirali (⁵), antitumorali (⁶) e altri possibili usi medicinali (⁷). Il contenuto di saponine è di circa il 15% SS (Sostanza Secca), oltre a 2% SS di proteine, 2,5% SS di ceneri, 7% SS di umidità residua, 4% SS di lipidi e 54% SS di materia solubile in acqua fredda, cioè zuccheri ed amidi. L'umidità dei frutti freschi è di circa il 51% (⁸).

Foto 2: I frutti dell'ippocastano

(Fonte foto: © Asuman - Adobe Stock)

Durante la Prima Guerra Mondiale le castagne matte vennero utilizzate in Inghilterra come fonte di amido per la produzione di acetone, ingrediente necessario per la produzione di polvere da sparo senza fumo, chiamato cordite. La produzione di acetone mediante fermentazione dell'amido, nota come processo ABE (acetone, butanolo, etanolo) era stata messa a punto dal professore Chaim Weizmann, diventato poi Premio Nobel di Chimica e primo presidente dello Stato di Israele. Oggi l'utilità principale del processo ABE si è spostata sul bioetanolo e il biobutanolo, additivi e possibili sostituti della benzina senza piombo.

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La torrefazione delle castagne matte a 280^°C in atmosfera inerte rende un combustibile solido con pezzatura uniforme, Potere Calorifico Superiore (Pcs) pari a 27 MJ/chilogrammo e 5% di ceneri (⁹). A titolo di comparazione, la lignite picea - uno dei tipi di carbone fossile più utilizzati dalle centrali italiane dal Dopoguerra fino agli Anni Sessanta - ha il 14,4% di ceneri e un Pcs pari a 27,2 MJ/chilogrammo. Purtroppo, la quantità di frutti che produce un ippocastano va da 3 a 15 chilogrammi e la densità d'impianto che consentirebbe lo sviluppo di alberi in grado di fruttificare va da 339 a 565 esemplari per ettaro. Ciò vuol dire una produzione media di castagne matte dell'ordine di 4,5 tonnellate/ettaro, che una volta torrefatte si riducono a circa la metà. Quindi difficilmente questo prodotto potrebbe diventare un combustibile solido competitivo.

Malgrado siano una fonte di amido non alimentare - quindi "sostenibile" per i criteri della futura Red III - è abbastanza improbabile che le castagne matte possano diventare una biomassa atta per la produzione di biometano avanzato. Un'esperienza condotta in Croazia (¹⁰) sembra indicare che le saponine siano degli inibitori della metanogenesi. È d'obbligo segnalare qualche perplessità sul metodo di prova e misurazione utilizzato dai ricercatori, per cui sarebbero necessarie prove condotte con un metodo normalizzato come quello UNI 11703:2018 o almeno il VDI 4630:2006.

Poiché la transizione ecologica richiederà grandi capacità di immagazzinamento dell'energia a breve termine per la ricarica delle autovetture elettriche, si apre una nicchia di mercato interessante per le castagne matte: il carbone attivo ultraporoso per la produzione degli elettrodi dei supercapacitori. La pirolisi delle castagne matte a 800^°C, seguita dall'attivazione chimica con KOH (idrossido di potassio) ha prodotto un carbone attivato di qualità sufficiente per la fabbricazione di supercapacitori (¹¹).

I ricci, cioè l'involucro che contiene le castagne matte, sono un residuo di potenziale interesse per le bioraffinerie: 100 chilogrammi possono rendere 13 chilogrammi di estratti antiossidanti (undici composti fenolici diversi con applicazioni farmaceutiche), 33,2 chilogrammi di lignina e 14 chilogrammi di glucosio (¹²).

I decotti ed estratti idroalcolici di corteccia, gemme, frutti e fiori hanno svariate applicazioni in erboristeria tradizionale (Nb: La fonte è priva di riferimenti a pubblicazioni scientifiche, consultare un medico o un farmacista prima di provare qualsiasi ricetta erboristica).

Le avversità più comuni dell'ippocastano sono:

• Le larve di cameraria dell'ippocastano (Cameraria ohridella), che mangia le foglie.
• Il cancro batterico, che può essere causato sia da Pseudomonas syringae pv. aesculi che da Phytophthora ramorum.
• I tarli asiatici (Anoplophora chinensis e Anoplophora glabripennis).
• L'antracnosi dell'ippocastano (Guignardia aesculi). Provoca danni alle foglie ma non compromette la vitalità dell'albero.

Bibliografia

(¹) Peter A. Thomas, Omar Alhamd, Grzegorz Iszkulo, Monika Dering, Tarek A. Mukassabi, Biological Flora of the British Isles: Aesculus hippocastanum. First published: 13 February 2019.

(²) Sonia Castellucci, Energy Characterization of Residual Biomass in Mediterranean Area for Small Biomass Gasifiers in According to the European Standards; Applied Mathematical Sciences Vol. 8, 2014, no. 132, 6621- 6633.

(³) Falk Stähr; Renaissance and global utilisation of the coppice system - Is the historical silvicultural system "coppice forest" topical again? Future-oriented Concepts, Tools and Methods for Forest Management and Forest Research Crossing European Borders - Proceedings of the Virtual Conference ForwardFORESTs, Nov. 2006.

(⁴) Alcune ricette casalinghe di sapone di castagne matte:
 • Sapone liquido (in inglese).
 • Viking soap (saponette, ricetta in inglese).
 • Saponette (in italiano).
 • Detersivo in polvere per bucato (in italiano).

(⁵) Flavia M Michelini, Laura E Alché, Carlos A Bueno, Virucidal, antiviral and immunomodulatory activities of β-escin and Aesculus hippocastanum extract, Journal of Pharmacy and Pharmacology, Volume 70, Issue 11, November 2018, Pages 1561-1571.

(⁶) Dorothy H.J. Cheong, Frank Arfuso, Gautam Sethi, Lingzhi Wang, Kam Man Hui, Alan Prem Kumar, Thai Tran, Molecular targets and anti-cancer potential of escin, Cancer Letters, Volume 422, 2018, Pages 1-8, ISSN 0304-3835.

(⁷) Yoshikawa M, Murakami T, Matsuda H, Yamahara J, Murakami N, Kitagawa I. Bioactive saponins and glycosides. III. Horse chestnut. (1): The structures, inhibitory effects on ethanol absorption, and hypoglycemic activity of escins Ia, Ib, IIa, IIb, and IIIa from the seeds of Aesculus hippocastanum L. Chem Pharm Bull (Tokyo). 1996 Aug;44(8):1454-64.

(⁸) Baraldi, Cecilia & Bodecchi, Lidia & Cocchi, Marina & Durante, Caterina & Ferrari, Giorgia & Foca, Giorgia & Grandi, Margherita & Marchetti, Andrea & Tassi, Lorenzo & Ulrici, Alessandro. (2007). Chemical composition and characterisation of seeds from two varieties (pure and hybrid) of Aesculus hippocastanum. Food Chemistry - FOOD CHEM. 104. 229-236.

(⁹) Dyjakon, A.; Noszczyk, T. Alternative Fuels from Forestry Biomass Residue: Torrefaction Process of Horse Chestnuts, Oak Acorns, and Spruce Cones. Energies 2020, 13, 2468.

(¹⁰) Kovacic, Ðurdica & Kralik, Davor & Došen, Karlo & Jovicic, Daria & Robert, Spajic & Robert, Hroval. ANAEROBIC CO-DIGESTION OF HORSE CHESTNUT SEEDS AND COW MANURE FOR ENHANCED BIOGAS PRODUCTION. 53rd Croatian and 13th International Symposium of Agriculture, 2018.

(¹¹) Januszewicz K, Cymann-Sachajdak A, Kazimierski P, Klein M, Luczak J, Wilamowska-Zawlocka M. Chestnut-Derived Activated Carbon as a Prospective Material for Energy Storage. Materials (Basel). 2020 Oct 19;13(20):4658.

(¹²) Gullón P, Gullón B, Muñiz-Mouro A, Lú-Chau TA, Eibes G. Valorization of horse chestnut burs to produce simultaneously valuable compounds under a green integrated biorefinery approach. The Science of the Total Environment. 2020 Aug; 730:139143. PMID: 32417529.