Tecnologie rivoluzionarie garantiscono il futuro dei biocarburanti di seconda generazione
I biocarburanti sono da tempo utilizzati come sostituti dei combustibili fossili. I biocarburanti di prima generazione sono prodotti da biomassa commestibile, principalmente a base di oli vegetali e colture ricche di amido, come ad esempio mais, grano, canna da zucchero e barbabietola da zucchero. I biocarburanti di seconda generazione ricavati invece da materiali lignocellulosici, biomassa non commestibile e rifiuti agricoli promettono di placare le preoccupazioni relative alla sicurezza alimentare sorte dall’uso eccessivo dei terreni coltivabili. Malgrado il loro potenziale, non risultano ancora concorrenziali dal punto di vista commerciale poiché occorrono varie fasi di conversione ad alto consumo energetico prima che sia possibile utilizzarli. Il progetto BioMates, finanziato dall’UE, è riuscito con successo nell’intento di sviluppare nuove tecnologie di conversione per velocizzare la diffusione sul mercato della biomassa nel settore dei trasporti.
Le tecnologie alla base della conversione della biomassa
BioMates ha combinato tecnologie di conversione della biomassa innovative per la produzione di intermediari di bio-olio economici e compatibili con le raffinerie di petrolio esistenti. I ricercatori hanno lavorato alla produzione di biomassa lignocellulosica sostenibile partendo dalla paglia, una materia prima residua, e dal miscanto. Per trasformare la materia prima in un liquido, le particelle di biomassa solida sono state soggette a pirolisi all’interno di un reattore, in presenza di un’atmosfera inerte alla temperatura di 500 gradi Celsius, e pressate contro la parete calda. Questo processo è denominato pirolisi veloce ablativa. I gas volatili nel reattore vengono poi raffreddati rapidamente e condensati per creare un bio-olio liquido. I residui ricchi di carbonio chiamati biochar sul fondo del reattore vengono raccolti ed è possibile utilizzarli come un sostituto del carbone fossile. Il gas pirolitico non condensabile è impiegato per scaldare il reattore pirolitico, riducendo così il consumo energetico del processo.
Semplificare il processo di idrotrattamento
«Il bio-olio ottenuto dalla pirolisi contiene determinati composti non adatti ai carburanti finali per il trasporto. È quindi possibile avvalersi dell’idrotrattamento per saturare i legami olefinici indesiderati e rimuovere l’ossigeno, migliorando il potere calorifico, attenuando l’acidità e aumentando la stabilità dell’ossidazione», afferma Bezergianni. «Eppure, un forte processo di idrotrattamento comprende una serie passaggi che rendono il procedimento complessivo più dispendioso, innalzando il costo finale del carburante.» Allo scopo di stabilizzare il bio-olio, i ricercatori si sono concentrati sull’idrotrattamento moderato. Inoltre, hanno progettato un’innovativa infrastruttura di trasformazione elettrochimica dell’idrogeno per riciclare in modo efficace quello utilizzato durante questo processo. Tuttavia, i vantaggi non si esauriscono in questo aspetto. L’infrastruttura contribuisce a pulire e a convertire l’idrogeno di scarico in idrogeno pulito che può in seguito essere rimesso in circolo nel processo. Inoltre, poiché viene compresso elettrochimicamente, risulta più efficiente in termini di costi rispetto alla tradizionale compressione meccanica dell’idrogeno.
Ottimizzare il processo di raffinazione dei carburanti
L’obiettivo di più ampio respiro di BioMates consisteva nella produzione di un intermediario affidabile a base di biomassa, affinché venisse co-trasformato insieme a materie prime a base di fossili all’interno di una raffineria. I ricercatori hanno comunque analizzato i punti di ingresso ottimali nella raffineria per questo tipo di materie prime alternative. «Con ottimale si intende che non interferisce con i processi classici della raffineria e non limita il rendimento designato», spiega Bezergianni. «In una raffineria non esiste un processo singolo per la produzione di un tipo di carburante specifico, ma sono piuttosto presenti numerosi tipi di gruppi di conversione che lavorano diversi tipi di frazioni fossili», aggiunge Bezergianni. Non è possibile affermare con certezza che i bio-intermediari risultanti saranno adatti alla produzione di un tipo di carburante specifico. Ciononostante, a seconda del tipo di raffineria e del rapporto di miscelazione, è possibile individuare la percentuale di ogni tipo di carburante di origine biologica. «Mediante l’impiego delle tecnologie di conversione di BioMates, si potrebbero trasformare 75 milioni di tonnellate di biomassa in intermediari di bio-olio, risparmiando così circa 15 milioni di metri cubi di greggio all’anno», sottolinea Bezergianni. «Saranno necessari all’incirca cento impianti installati in regioni centrali o decentralizzate per la trasformazione annuale di un milione di tonnellate di biomassa, creando potenzialmente 6 000 nuovi posti di lavoro.»
Parole chiave
BioMates, biomassa, raffineria, pirolisi, idrotrattamento, biocarburanti di seconda generazione, intermediario di bio-olio, carburante per il trasporto, paglia, miscanto
