Sali fusi per migliorare la produzione di biocarburante per i trasporti
La lignocellulosa, un polimero che contiene cellulosa, emicellulosa e lignina, è una delle armi più potenti per la lotta contro i cambiamenti climatici. I flussi di rifiuti di tale materiale sono i sottoprodotti generati da vari settori industriali, quali l’agricoltura (residui del mais, paglia) e la silvicoltura (scarti di cartiere). La conversione di questa materia prima in energia, ad esempio sotto forma di biocarburanti, contribuisce a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
Superare le barriere all’utilizzo commerciale dei biocarburanti
La possibilità di utilizzare la lignocellulosa come materia prima per applicazioni di biocarburanti avanzati è stata limitata dalla stessa tecnologia di conversione. L’estrazione degli zuccheri (monosaccaridi semplici) dalla biomassa lignocellulosica e la loro sintesi in combustibili sono processi difficoltosi, in quanto la lignocellulosa è incline per natura a resistere alla degradazione. Per incentivare l’adozione dei biocarburanti, sono necessarie tecnologie economiche in grado di consentire questa conversione. Il progetto ABC-SALT, finanziato dall’UE, ha trovato un modo più efficiente per decomporre la biomassa lignocellulosica che ne prevede il trattamento insieme a sali fusi, ovvero sali che a temperatura ambiente si trovano in uno stato solido ma entrano nella fase liquida a temperature elevate. «ABC-SALT ha dimostrato un percorso innovativo per la produzione di distillati intermedi sostenibili a partire dalla biomassa, il quale consente una resa degli idrocarburi più elevata», osserva Erik Heeres, il coordinatore del progetto. «I combustibili derivati dalla biomassa sono stati ottenuti grazie all’impiego di diversi flussi di rifiuti lignocellulosici, di cui alcuni dall’elevato contenuto di lignina. L’utilizzo di tali flussi di rifiuti, di cui vi è un’abbondante disponibilità a basso prezzo, contribuirà a superare le limitazioni legate alle materie prime garantendo al contempo la brevità delle catene di distribuzione.» I distillati intermedi sono combustibili importanti nel settore dei trasporti, sia nell’ambito stradale (diesel) che in quello aereo (carburante avio).
Un metodo promettente per convertire la biomassa in distillati intermedi
L’avanzato processo di conversione termochimica messo in atto da ABC-SALT prevede diversi passaggi fondamentali. Innanzitutto, per dissolvere la biomassa vengono utilizzati i sali fusi appropriati. Successivamente, la biomassa viene incorporata in una macchina per l’idropirolisi, dove viene riscaldata rapidamente senza la presenza di ossigeno. Infine, una volta terminata questa procedura, una fase di idrodeossigenazione catalitica consente di rimuovere l’ossigeno dai flussi di biomassa. «Grazie alla loro capacità di massimizzare la frazione liquida nell’idropirolisi veloce e di fungere da catalizzatori, i sali fusi dispongono di grandi potenzialità per l’impiego in qualità di liquefattori. Oltre all’efficacia dimostrata nel dissolvere facilmente la biomassa, i sali fusi selezionati hanno manifestato capacità termica elevata, ottima conduttività termica e bassa pressione di vapore», spiega Heeres. Un’altra criticità è stata rappresentata dalla selezione di un sale fuso caratterizzato da un punto di fusione sufficientemente basso da evitare la produzione di cenere o carbone, ma al contempo abbastanza alto da liquefare la biomassa. Inoltre, l’alta stabilità termica ha rivestito un ruolo di cruciale importanza nel prevenire la decomposizione del sale a temperature elevate. I campioni di oli originati dall’idropirolisi della lignina sono stati sottoposti con successo a idrotrattamento con processo in batch e continuo. Il rendimento del carbonio è risultato particolarmente elevato (oltre il 90 %), mentre la maggior parte dei prodotti degli idrocarburi è rientrata nella gamma dei distillati intermedi.
Incrementare il livello di maturità della tecnologia
Il concetto integrato è stato dimostrato a livello di laboratorio in un’apposita unità su piccola scala. Ciò fungerà da prototipo per un futuro sistema di produzione di combustibili in ambiente industriale, che porterà la tecnologia a un livello superiore al TRL 4. «Le conoscenze scientifiche generate nell’ambito di ABC-SALT permetteranno alle parti interessate nel settore dei biocarburanti (ovvero responsabili delle politiche, autorità di regolamentazione e soggetti facenti parte del mondo industriale) di formulare scelte strategiche sul futuro delle tecnologie per l’energia, con l’obiettivo di integrarle successivamente nei sistemi energetici attuali e futuri. Attualmente stiamo esplorando la possibilità di istituire nuovi progetti sulla base delle conoscenze acquisite e di portare la tecnologia ai TRL 5 e 6», conclude Heeres.
Parole chiave
ABC-SALT, biomassa, biocarburante, sali fusi, lignocellulosa, distillati intermedi, idropirolisi, idrodeossigenazione
