Dai residui di biomassa e dai rifiuti ai carburanti «drop-in» per l’aviazione
Il settore dei trasporti è uno dei maggiori generatori di emissioni di gas a effetto serra, poiché contribuisce a circa un quarto delle emissioni dirette di CO2 su scala globale derivanti dalla combustione dei carburanti. I biocarburanti liquidi avanzati potrebbero svolgere un ruolo significativo nel conseguimento degli obiettivi del Green Deal europeo, in particolare una riduzione del 90 % delle emissioni dei trasporti e la neutralità climatica entro il 2050. Il progetto HyFlexFuel, finanziato dall’UE, ha riunito 11 partner europei con esperienza lungo l’intera catena di produzione dei biocarburanti. Il gruppo responsabile del progetto è riuscito a trasformare un’ampia varietà di materie prime a basso costo, abbondanti e sostenibili in biocarburanti avanzati e ha valorizzato i componenti organici e inorganici nei flussi di processo residui, gettando le basi per un’economia circolare e sostenibile per il settore dei trasporti.
Liquefazione idrotermale di biomasse e rifiuti in biogreggio, in modo flessibile e sostenibile
I biocarburanti convenzionali (di prima generazione) sono prodotti da colture alimentari, mentre i biocarburanti avanzati (di seconda e terza generazione), come definiti dalla Commissione, sono prodotti da materie prime che non competono con le colture alimentari e per i mangimi. Attualmente il contributo dei biocarburanti avanzati è quasi trascurabile. Sono infatti necessari approcci di conversione in grado di sfruttare materie prime flessibili, e HyFlexFuel li ha forniti. La liquefazione idrotermale è una tecnologia emergente per i biocarburanti che può produrre carburanti rinnovabili per il trasporto convertendo una pletora di tipi di biomassa in bio-petrolio simile al greggio a temperatura moderata e ad alta pressione. Mediante una campagna sperimentale e teorica esaustiva che ha previsto anche progetti pilota su scala industriale, il gruppo responsabile di HyFlexFuel è riuscito a dimostrare l’intera catena di produzione del carburante. Secondo Valentin Batteiger, «HyFlexFuel ha prodotto carburanti per il trasporto, fra cui benzina, carburante avio e diesel, attraverso la conversione mediante liquefazione idrotermale di diverse materie prime (fanghi di depurazione, alghe e paglia di grano) e la trasformazione in carburanti “drop-in” in un ambiente industriale». Le dimostrazioni nell’ambito del progetto HyFlexFuel hanno incluso 48 ore di produzione continua di biocarburante mediante liquefazione idrotermale e oltre 300 ore continue di trasformazione attraverso la scelta appropriata del design del processo e dei catalizzatori. Una miscela di cherosene derivato da liquefazione idrotermale e carburante avio convenzionale è stata convalidata positivamente in un motore a turbina a gas su scala di laboratorio.
Più che biogreggio: biogas e prodotti fertilizzanti
Il biogreggio non è l’unico prodotto derivato dalla liquefazione idrotermale. In genere, il 90 % del flusso di un impianto di liquefazione idrotermale è costituito da acqua di processo contenente una notevole quantità di minerali e sostanze organiche. HyFlexFuel ha studiato la produzione di metano dal contenuto organico e ha prodotto biogas dall’acqua di processo. Questi gas potrebbero essere utilizzati, ad esempio, per la generazione di elettricità e calore in loco. Il progetto ha inoltre recuperato azoto e fosforo dall’acqua di processo e solidi e fosforo dalla liquefazione idrotermale dei fanghi di depurazione. «L’integrazione della tecnologia di HyFlexFuel nel trattamento delle acque reflue è particolarmente interessante perché può essere utilizzata per distruggere i microinquinanti, recuperare il fosforo e produrre combustibili, contribuendo a un’economia circolare», osserva Batteiger. I modelli di processo hanno contribuito a valutare le prestazioni economiche e ambientali della produzione di combustibile mediante liquefazione idrotermale. Nel caso della conversione dei fanghi di depurazione, è possibile ottenere costi di produzione quasi competitivi e riduzioni dei gas a effetto serra superiori all’80 %.
Accelerare la transizione verso un trasporto sostenibile
Per supportare la sostenibilità e la strada da percorrere, il progetto ha quantificato e mappato la disponibilità e la densità dei residui e dei flussi di rifiuti in tutta Europa per individuare i luoghi adatti agli impianti di liquefazione idrotermale. HyFlexFuel ha realizzato un’innovazione nel campo dei biocarburanti avanzati che potrebbe contribuire notevolmente al Green Deal europeo e alla neutralità in termini di emissioni di carbonio, abbattendo le ingenti emissioni del settore dei trasporti.
Parole chiave
HyFlexFuel, biocarburante, trasporto, biogreggio, fanghi di depurazione, biomassa, liquefazione idrotermale, carburante «drop-in», cherosene
