Un’industria chimica più ecologica con i carburanti alternativi ad alta efficienza energetica
Oggigiorno, l’industria manifatturiera chimica è un processo basato principalmente sull’impiego di combustibili fossili. Tuttavia, un progetto finanziato dall’UE sta tentando di dimostrare che è possibile utilizzare forme alternative di energia per intensificare i processi di produzione chimica riducendo il ricorso a petrolio e gas. L’iniziativa ALTEREGO sta esplorando tre forme energetiche alternative e derivate dall’energia elettrica (microonde, ultrasuoni e plasma non termico prodotto a partire dalle microonde) nel tentativo di trasformare l’industria chimica in un settore sempre più verde. “Combustibili fossili quali gas e petrolio, che rappresentano oltre l’80 % di tutta l’energia consumata dall’industria chimica, utilizzano il riscaldamento a conduzione per alimentare i reattori chimici, sebbene si tratti di un metodo inefficiente dal punto di vista termodinamico”, ha affermato Andrzej Stankiewicz, coordinatore del progetto ALTEREGO. “Attraverso lo sviluppo di nuovi metodi di lavorazione che utilizzano forme di energia ecologiche senza ricorrere a risorse basate sui combustibili fossili, l’iniziativa ALTEREGO contribuisce al raggiungimento degli obiettivi dell’UE in materia di clima e di ambiente”, ha affermato Stankiewicz. “Nel lungo termine, puntiamo alla nascita di un’industria chimica europea e persino di un settore chimico globale che utilizza esclusivamente elettricità verde come fonte energetica primaria”, ha spiegato l’esperto. Georgios Stefanidis, direttore tecnico del progetto, ha descritto a grandi linee i processi analizzati dai ricercatori. “Abbiamo studiato nuovi processi, tra cui l’estrazione con solventi assistita da ultrasuoni, la cristallizzazione, la distillazione reattiva enzimatica, la gassificazione di biomassa assistita da plasma e la reazione inversa di trasformazione acqua-gas per la conversione di CO2 in metanolo, nonché la sintesi di principi attivi farmaceutici assistita da microonde”. “Abbiamo fatto interessanti scoperte scientifiche sull’effetto di queste forme alternative di energia su varie sostanze chimiche, nonché sui fenomeni di trasporto di calore e di massa. Inoltre abbiamo sviluppato prototipi di nuovi reattori con prestazioni eccellenti in laboratorio, che potrebbero trasformarsi in tecnologie competitive del futuro”, ha aggiunto Stefanidis. Ad esempio, il reattore ibrido per l’estrazione con solventi assistita da ultrasuoni, presentato in un laboratorio accademico, viene utilizzato attualmente in un laboratorio farmaceutico, in cui si registra una riduzione del 50 % dell’impiego di materie prime e un aumento dell’80 % dell’efficienza delle risorse. “Questo processo ha dimostrato la possibilità di migliorare la velocità di estrazione di un fattore 8,5 rispetto alle condizioni silenti dei microcanali e di un fattore 20 rispetto alle condizioni di batch”, ha detto Stefanidis. “Allo stesso tempo, i reattori di cristallizzazione assistita da ultrasuoni hanno offerto tassi di nucleazione e un’efficienza in termini di micromiscelazione potenziati.” I ricercatori di ALTEREGO hanno dovuto affrontare la complessa questione dell’uso controllato di forme di energia alternative per la produzione di combustibile verde e di processi farmaceutici ecologici. “In un caso, poiché la forma energetica utilizzata non ha sortito gli effetti sperati sulla reazione o sul processo di separazione reattiva, abbiamo provato a utilizzare un’altra forma energetica. Il principale insegnamento che abbiamo tratto da questo esperimento consiste nella necessità di conoscere l’elemento o gli elementi da intensificare prima della selezione di un metodo alternativo per un processo. È pertanto necessario porsi le seguenti domande: si tratta di un caso di cinetica di reazione? Abbiamo a che fare con un tipo di equilibrio vapore-liquido? Siamo di fronte a un trasferimento di massa o di calore?”, ha concluso Stankiewicz. L’iniziativa ALTEREGO sta attualmente lavorando sulle valutazioni tecniche ed economiche e sullo sviluppo di questi processi, nonché sull’elaborazione di strategie finalizzate alla diffusione commerciale nei mercati di nicchia che trarranno maggiormente vantaggio da queste innovazioni.
Parole chiave
ALTEREGO, sostanze chimiche, energia alternativa, efficienza energetica, ultrasuoni, microonde, plasma, combustibili fossili
