Progressi nella produzione a base biologica grazie ai residui della biomassa
Per essere circolare, l’economia richiede non solo materie prime rinnovabili, ma anche la sostituzione delle sostanze pericolose presenti nei materiali attualmente esistenti. Il progetto NewWave(si apre in una nuova finestra), finanziato dall'UE, si è proposto di immettere materie prime sostenibili e a base biologica in diverse linee di produzione, sostituendo direttamente le sostanze chimiche tossiche e di origine fossile. Utilizzando la biomassa residua come punto di partenza, il progetto combina strategie di conversione, sviluppo del prodotto e riciclaggio al fine di ridurre l’impatto ambientale lungo l’intera catena del valore. L’approccio adottato da NewWave si basa sul frazionamento termochimico (TCF, thermochemical fractionation). «Il TCF è una tecnologia unica che sblocca la biomassa e la rende disponibile per la fabbricazione di prodotti chimici verdi senza l’aggiunta di sostanze chimiche o enzimi», spiega Bert Van de Beld, coordinatore del progetto NewWave. La prima fase di questo processo è la pirolisi rapida, durante la quale la biomassa viene riscaldata rapidamente in assenza di ossigeno per produrre bio-olio da pirolisi rapida (FPBO, fast pyrolysis bio-oil). Successivamente, nella seconda fase l'FPBO viene frazionato in base alla funzionalità chimica generando una frazione reattiva di lignina (ovvero un polimero naturale presente nel legno) e una frazione ricca di zuccheri, utilizzate come precursori per la produzione di polimeri e solventi.
Sostituire le sostanze chimiche fossili e tossiche
NewWave ha tradotto queste frazioni in diverse linee di produzione, tra cui pannelli di legno ingegnerizzati, bio-polioli per applicazioni poliuretaniche, prodotti chimici a base di furano (utilizzati come alternative a plastiche, solventi e resine) e nuovi prodotti in legno modificato, filiere che rispondono alle esigenze tecniche e di mercato basandosi su precedenti ricerche dell’UE, tra cui il progetto Bio4Products. Un’innovazione fondamentale è stata realizzata mediante la sostituzione del fenolo e della formaldeide negli adesivi per il legno. «Abbiamo sviluppato e testato con successo resine per MDF e compensato utilizzando la lignina pirolitica per sostituire il fenolo ad alte percentuali», spiega Van de Beld. NewWave ha inoltre sintetizzato una resina per compensato sostituendo al 100% la formaldeide con l’HMF, un composto organico formato dalla disidratazione degli zuccheri riducenti. Parallelamente, il progetto ha sviluppato una nuova classe di materiali in legno modificato a base biologica per il settore dell’edilizia. «Essi sono progettati per sostituire i conservanti convenzionali, tossici o di origine fossile, come i sali di rame, i biocidi organici e il creosoto», spiega il coordinatore del progetto. I test di laboratorio hanno dimostrato che il nuovo legno modificato «elimina i conservanti tossici pur raggiungendo la classe di durabilità 2 contro marciume bruno, marciume bianco e muffe.»
Recuperare acqua ed energia nella produzione circolare
Il trattamento delle acque reflue e il riutilizzo dell’acqua sono parte integrante dei processi produttivi di NewWave, essenzialmente in grado di non generare rifiuti. I flussi di acque reflue generati durante il TCF e le linee di produzione a valle vengono trattati utilizzando combinazioni personalizzate di processi biologici e fisico-chimici, permettendo in tal modo di riciclare l’acqua all’interno del processo e di recuperare energia. Un risultato importante è stato la conversione di acque reflue industriali altamente concentrate in una preziosa fonte di biogas ad alto contenuto di metano, supportata da un dosaggio ottimizzato di nutrienti e oligoelementi per questi flussi specifici. «Per quanto ne sappiamo, i dati che abbiamo creato sono inediti e non esistono pubblicazioni che dimostrino una conversione così efficiente delle acque reflue industriali in biogas», osserva Van de Beld. La maggior parte delle tecnologie sviluppate dal progetto presenta un elevato potenziale tecnico, tanto che diversi prodotti hanno raggiunto la maturità su scala pilota. Secondo quanto previsto il TCF sarà disponibile in commercio nei prossimi anni, mentre un’unità di frazionamento per l’FPBO, la prima nel suo genere, sarà operativa nel 2027 nei Paesi Bassi. Esplorando nuove strade attraverso le sue tecnologie, NewWave ha chiarito i percorsi per far progredire i materiali a base biologica. «Ora il consorzio dispone di una base strategica più solida, nonché di una comprensione di quali mercati offrono un’autentica attrattiva per i materiali sostenibili e le condizioni necessarie per la commercializzazione», conclude Van de Beld.
