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Biomasse ad alto rendimento come alternativa al petrolio per i prodotti dell’industria chimica

Scritto da Chiara Pane il 04.12.2010

BiomasseUna squadra di ingegneri dell’Università di Amherst nel Massachussetts (USA) ha reso noto di aver scoperto un metodo innovativo per la produzione di sostanze chimiche fra cui benzene, toluene, xilene e olefine, necessarie alla produzione di plastica, solventi e altri prodotti chimici fondamentali, a partire dalle biomasse invece che dal petrolio.

L’utilizzo di questo nuovo processo nella produzione di prodotti chimici industriali permetterebbe di ridurre o eliminare la dipendenza del settore dai combustibili fossili, per un valore stimato di 400 miliardi di dollari ogni anno. Invece di comprare milioni di barili di petrolio, i produttori di sostanze chimiche saranno adesso in grado di utilizzare i relativamente più economici, ma ampiamente più disponibili oli di pirolisi ottenuti da scarti di legno, residui agricoli e colture energetiche non alimentari, per produrre gli stessi prodotti chimici, che sono componenti essenziali per la produzione dei solventi, dei detersivi e delle materie plastiche.

George Huber, professore associato di ingegneria chimica all’Università di Amherest, nonché principale ricercatore, spiega: “Grazie a questa svolta, saremo in grado di produrre materie chimiche soltanto attraverso il trattamento degli oli di pirolisi. Noi stiamo producendo dalle biomasse le stesse molecole che attualmente vengono prodotte grazie al petrolio, senza bisogno di apportare alcuna modifica alle infrastrutture tecnologiche”. Inoltre aggiunge: “Pensiamo che questa nuova tecnologia possa fornire un grande impulso all’economia, poiché gli oli di pirolisi sono già disponibili in commercio. La differenza principale fra il nostro approccio e il metodo attuale è rappresentata dalla materie prime impiegate: il nostro metodo utilizza materie prime rinnovabili, ovvero biomasse. Quindi, piuttosto che utilizzare il petrolio per la formazione di materie chimiche noi utilizziamo oli derivati da colture non alimentari e scarti di legno prodotti nel mercato interno. Di conseguenza questo genererà un grande flusso supplementare di entrate per gli agricoltori e per i proprietari terrieri degli Stati Uniti.”

“In passato, questi composti erano stati utilizzati in processi a basso rendimento”, ha aggiunto l’ingegnere chimico, “ma adesso, grazie a questo nuovo processo, dagli oli di pirolisi è possibile ottenere dei rendimenti tre volte superiori a quelli dei combustibili fossili. Oggi siamo in grado fornire una roadmap per la conversione degli oli di pirolisi (a basso valore), in prodotti con un valore superiore a quello dei combustibili fossili”.

Difatti, nel documento, il professor Huber e i  dottorandi Tushar Vispute, Aimaro Sanno e Huiyan Zhang dimostrano come ottenere dagli oli di pirolisi derivati dalle biomasse le olefine, come l’etilene o il propilene, cioè i blocchetti di costruzione di molte materie plastiche e resine, o gli aromatici benzene, toluene e xilene, che si trovano nei coloranti e nelle materie plastiche e il poliuretano. Le fasi necessarie per la trasformazione sono due: una fase di idrogenazione seguita da un’altra fase che prevede l’utilizzo di zeoliti come catalizzatori. Proprio l’utilizzo di zeoliti come catalizzatori permette la conversione delle biomasse in idrocarburi e olefine.

Huber, Vispute e gli altri colleghi dibattono sulla scelta dell’opzione che permetta di raggiungere i risultati ottimali. Le tre opzioni riguardano le misure di idrogenazione, ovvero bassa o alta temperatura, e l’utilizzo di zeoliti come catalizzatori.

I loro risultati indicano che “il rapporto fra la quantità di olefine e i composti aromatici può essere regolato in base alla domanda del mercato”. Cioè, utilizzando le nuove tecniche, i produttori di sostanze chimiche saranno in grado ottenere il carbonio di cui hanno bisogno gestendo le quantità di biomassa, nonché gli apporti di idrogeno.

Huber e gli altri colleghi sono, inoltre, in grado di determinare, attraverso calcoli economici ed in funzione dei prezzi di mercato, la miscela ottimale di idrogeno e oli di pirolisi per produrre un prodotto di ottima qualità ma sempre ad un basso costo.

Un impianto pilota dell’Università di Amherst sta producendo già queste sostanze chimiche utilizzando questo nuovo metodo. La tecnologia è stata autorizzata dalla società newyorkese Anellotech, co-fondata dal professor Huber e dall’imprenditore David Sudolsky. Anellotech sta anche mettendo in pratica la nuova tecnologia inventata dal gruppo di ricerca del professor Huber per convertire la biomassa solida direttamente in prodotti chimici. Così, per Anellotech, l’olio di pirolisi rappresenta la seconda materia prima rinnovabile.

A tal proposito Sudolsky ha chiarito: “Ci sono diverse aziende che stanno sviluppando la tecnologia per la produzione degli oli di pirolisi dalle biomasse. Il problema è stato che gli oli di pirolisi devono essere trasformati per essere utilizzabili. Grazie al metodo innovativo, elaborato dall’Università di Amherst, Anellotech può adesso convertire questi oli di pirolisi in sostanze chimiche utili.

Il nuovo processo presenta dunque numerosi aspetti positivi, ma il più importante è sicuramente l’impiego di sostanze non inquinanti e rinnovabili in luogo dei combustibili fossili, sostanze che fra l’altro possono essere facilmente reperibili sul mercato interno e che riducono l’impronta fossile della produzione di materie plastiche, attraverso l’uso di materiale organico che contiene carbonio fissato “solo di recente”. E inoltre, la nuova tecnica può costituire una boccata di ossigeno per gli agricoltori, che ora potrebbero vedere aumentare il valore delle biomasse che i loro terreni producono.

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