La produzione avanzata di biocarburanti migliora l’utilizzo delle materie prime
Il progetto Ambition, finanziato dall’UE, ha approfondito il modo in cui è possibile combinare gli attuali sistemi energetici indipendenti per migliorare la produzione di biocarburanti. Inoltre, esso ha proposto un progetto congiunto a lungo termine nel quadro dell’ECRIA (European Common Research and Innovation Agenda, ovvero agenda europea comune di ricerca e innovazione) per l’integrazione della produzione di biocarburanti e la valorizzazione dell’elettricità di rete in eccedenza. Questa proposta ECRIA presenta i principi guida e le priorità di ricerca per una produzione futura di biocarburanti avanzati sostenibile ed efficiente in termini di costi, soprattutto nell’ambito del nuovo Green Deal europeo. Inoltre, essa affronta le tre principali strozzature che ostacolano lo sviluppo della bioraffineria. «Esse riguardano il pretrattamento e il frazionamento della biomassa in prodotti commerciabili, l’impiego di tecnologie di conversione come i processi di gassificazione e fermentazione, nonché la valutazione tecnica ed economica», afferma Bernd Wittgens, coordinatore del progetto.
Sviluppo di nuovi processi
I ricercatori hanno inoltre sviluppato rivoluzionari processi di frazionamento della biomassa, efficienti in termini di costi e di utilizzo energetico, basati su catalizzatori non pericolosi e/o solventi ecologici, ovvero processi a base di liquidi ionici e organosolv. Entrambe le tipologie di processi hanno dimostrato di produrre frazioni di biomassa significative dal punto di vista commerciale. In particolare, i processi organosolv hanno mostrato di possedere un potenziale concreto per l’implementazione industriale nel prossimo futuro. «Essi contribuiranno a una valorizzazione integrale della biomassa, compresa la produzione di prodotti a valore aggiunto derivanti dalla lignina, il che è di fondamentale importanza per lo sviluppo di vettori bioenergetici economici ed ecologicamente sostenibili e per la formazione di bioprodotti, alla luce del concetto di una bioeconomia e una bioraffineria sostenibili», spiega Wittgens. La lignina è un biopolimero complesso contenuto nel legno e nella corteccia che può essere estratto dai rifiuti di biomassa. Per le tecnologie di conversione, i ricercatori di AMBITION si sono avvalsi della lignina proveniente dalla produzione di etanolo di seconda generazione, come punto di partenza per produrre un syngas, a sua volta convertito biochimicamente in butanolo e acido butirrico, che sono sostanze chimiche piattaforma e intermedi di biocarburanti. I processi biologici non sono attualmente concepiti per una completa catena del valore che impieghi le materie prime intere. «La lignina sta diventando disponibile presso diversi impianti di produzione dell’etanolo, ma attualmente è utilizzata in primis per esigenze di riscaldamento. Ciò significa che gli sforzi compiuti per lavorare la lignina e sfruttarla per processi diversi da quello della combustione sono minimi o nulli», osserva Wittgens.
Meno costoso e più efficiente
Un risultato chiave ha dimostrato che la fermentazione del syngas è possibile per i gas ottenuti da un generatore di gas. «Si tratta di un importante progresso», sottolinea Wittgens, «perché il processo biologico può essere utilizzato per realizzare molecole molto più complesse in un’unica fase ed è meno sensibile alla qualità del syngas. Queste conoscenze ci possono aiutare a sviluppare catene di processo interamente nuove». È stato inoltre dimostrato che la pulizia del gas di sintesi prima del suo uso quale fonte di alimentazione nel processo di fermentazione del gas può consentire un utilizzo delle materie prime pari a quasi il 100 %. La quantità di prodotto ottenuta a partire dalla fermentazione del syngas per ottenere butanolo o acido butirrico può per di più essere sostanzialmente incrementata utilizzando la CO2 prodotta dal generatore di gas. Grazie all’impiego di idrogeno rinnovabile, essa può essere convertita in ulteriore syngas, e quindi in più prodotto, attraverso un processo che non genera alcuna emissione di CO2. Il progetto AMBITION migliora l’efficienza energetica e materiale complessiva dei processi di conversione, riducendo al contempo i costi operativi e di investimento e agevolando l’implementazione in un sistema energetico europeo innovativo e integrato. Wittgens conclude: «Questi progressi possono essere adattati o integrati all’attuale produzione di biocarburanti per consentire la realizzazione di nuovi e migliori processi, ecocompatibili e competitivi da un punto di vista economico».
Parole chiave
AMBITION, biomassa, biocarburante, lignina, syngas, agenda europea comune di ricerca e innovazione (ECRIA), Green Deal, organosolv, liquidi ionici
