Gli ultrasuoni accorciano i tempi di produzione del biocarburante

Le onde ad alta frequenza agiscono direttamente sul materiale utilizzato, producendo un biocarburante di migliore qualità. A dirlo è una  ricerca condotta da David Grewell, professore associato di ingegneria agricola e biosistemi, e dai suoi colleghi Melissa Montalbo-Lomboy e Priyanka Chand, che hanno dimostrato che il “pretrattamento” di una vasta gamma di materie prime con ultrasuoni migliora le reazioni chimiche necessarie per convertire la biomassa in combustibili ad alto valore e prodotti chimici.

Il gruppo presenta i suoi risultati al 21° Congresso Internazionale di Acustica (ICA 2013), che si sta tenendo a Montreal.

Un esempio portato dagli esperti proveniente dall’Iowa, riguarda la rimozione della lignina dalla biomassa. Il metodo con le onde è risultato estremamente più efficace.

La lignina è il composto chimico che lega la cellulosa e l’emicellulosa nelle pareti cellulari delle piante. Comunemente per rimuoverla dalla biomassa, e permettere agli zuccheri liberati di sciogliersi per l’ulteriore trasformazione in biocarburante, sono usati gli enzimi o i prodotti chimici. Grewell ed i suoi colleghi hanno scoperto che i il pretrattamento con ultrasuoni rende la rimozione della lignina così efficiente che la dissoluzione dello zucchero avviene in pochi minuti, anziché nelle ore necessarie con i sistemi di miscelazione tradizionali.

La squadra di Grewell ha anche scoperto che l’idrolisi dell’amido di mais può essere notevolmente accelerata utilizzando gli ultrasuoni. In un impianto di etanolo convenzionale, il mais macinato è cotto a temperatura di ebollizione. Da questa lavorazione del mais sortisce un prodotto che viene trattato con enzimi in un processo noto come idrolisi che rilascia glucosio per la fermentazione. Il team dello Stato dell’Iowa ha sostituito il primo trattamento con gli ultrasuoni, che distruggono il mais in piccole particelle nello stesso modo in cui i medici usano gli ultrasuoni per frantumare i calcoli renali. I frammenti di mais più piccoli rendono maggiore la possibilità di reazione enzimatica.

I potenziali risparmi di costo per questo metodo, dice Grewell, sono molto incoraggianti. “I modelli economici”, spiega, “hanno dimostrato che, una volta attuata, questa tecnologia potrebbe avere un ritorno economico in meno di un anno.”

Grewell e i suoi colleghi hanno riportato anche una terza applicazione degli ultrasuoni nella produzione di biocarburanti, dimostrando che possono accelerare la transesterificazione, la reazione chimica principale per convertire l’olio in biodiesel. In un caso, i ricercatori hanno scoperto che sottoponendo l’olio di soia a ultrasuoni lo hanno trasformato in biodiesel in meno di un minuto, piuttosto che nei 45 minuti necessari normalmente.

I ricercatori stanno lavorando anche ad altre applicazioni con importanti risultati che riducono i tempi da decine di minuti a decine di secondi.