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Hydrothermal liquefaction: Enhanced performance and feedstock flexibility for efficient biofuel production

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Dai residui di biomassa e dai rifiuti ai carburanti «drop-in» per l’aviazione

Il settore dei trasporti consuma grandi quantità di combustibili liquidi. La liquefazione idrotermale per produrre biocarburanti avanzati flessibili dal punto di vista delle materie prime potrebbe tagliare le emissioni globali.

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Il settore dei trasporti è uno dei maggiori generatori di emissioni di gas a effetto serra, poiché contribuisce a circa un quarto delle emissioni dirette di CO2 su scala globale derivanti dalla combustione dei carburanti. I biocarburanti liquidi avanzati potrebbero svolgere un ruolo significativo nel conseguimento degli obiettivi del Green Deal europeo, in particolare una riduzione del 90 % delle emissioni dei trasporti e la neutralità climatica entro il 2050. Il progetto HyFlexFuel, finanziato dall’UE, ha riunito 11 partner europei con esperienza lungo l’intera catena di produzione dei biocarburanti. Il gruppo responsabile del progetto è riuscito a trasformare un’ampia varietà di materie prime a basso costo, abbondanti e sostenibili in biocarburanti avanzati e ha valorizzato i componenti organici e inorganici nei flussi di processo residui, gettando le basi per un’economia circolare e sostenibile per il settore dei trasporti.

Liquefazione idrotermale di biomasse e rifiuti in biogreggio, in modo flessibile e sostenibile

I biocarburanti convenzionali (di prima generazione) sono prodotti da colture alimentari, mentre i biocarburanti avanzati (di seconda e terza generazione), come definiti dalla Commissione, sono prodotti da materie prime che non competono con le colture alimentari e per i mangimi. Attualmente il contributo dei biocarburanti avanzati è quasi trascurabile. Sono infatti necessari approcci di conversione in grado di sfruttare materie prime flessibili, e HyFlexFuel li ha forniti. La liquefazione idrotermale è una tecnologia emergente per i biocarburanti che può produrre carburanti rinnovabili per il trasporto convertendo una pletora di tipi di biomassa in bio-petrolio simile al greggio a temperatura moderata e ad alta pressione. Mediante una campagna sperimentale e teorica esaustiva che ha previsto anche progetti pilota su scala industriale, il gruppo responsabile di HyFlexFuel è riuscito a dimostrare l’intera catena di produzione del carburante. Secondo Valentin Batteiger, «HyFlexFuel ha prodotto carburanti per il trasporto, fra cui benzina, carburante avio e diesel, attraverso la conversione mediante liquefazione idrotermale di diverse materie prime (fanghi di depurazione, alghe e paglia di grano) e la trasformazione in carburanti “drop-in” in un ambiente industriale». Le dimostrazioni nell’ambito del progetto HyFlexFuel hanno incluso 48 ore di produzione continua di biocarburante mediante liquefazione idrotermale e oltre 300 ore continue di trasformazione attraverso la scelta appropriata del design del processo e dei catalizzatori. Una miscela di cherosene derivato da liquefazione idrotermale e carburante avio convenzionale è stata convalidata positivamente in un motore a turbina a gas su scala di laboratorio.

Più che biogreggio: biogas e prodotti fertilizzanti

Il biogreggio non è l’unico prodotto derivato dalla liquefazione idrotermale. In genere, il 90 % del flusso di un impianto di liquefazione idrotermale è costituito da acqua di processo contenente una notevole quantità di minerali e sostanze organiche. HyFlexFuel ha studiato la produzione di metano dal contenuto organico e ha prodotto biogas dall’acqua di processo. Questi gas potrebbero essere utilizzati, ad esempio, per la generazione di elettricità e calore in loco. Il progetto ha inoltre recuperato azoto e fosforo dall’acqua di processo e solidi e fosforo dalla liquefazione idrotermale dei fanghi di depurazione. «L’integrazione della tecnologia di HyFlexFuel nel trattamento delle acque reflue è particolarmente interessante perché può essere utilizzata per distruggere i microinquinanti, recuperare il fosforo e produrre combustibili, contribuendo a un’economia circolare», osserva Batteiger. I modelli di processo hanno contribuito a valutare le prestazioni economiche e ambientali della produzione di combustibile mediante liquefazione idrotermale. Nel caso della conversione dei fanghi di depurazione, è possibile ottenere costi di produzione quasi competitivi e riduzioni dei gas a effetto serra superiori all’80 %.

Accelerare la transizione verso un trasporto sostenibile

Per supportare la sostenibilità e la strada da percorrere, il progetto ha quantificato e mappato la disponibilità e la densità dei residui e dei flussi di rifiuti in tutta Europa per individuare i luoghi adatti agli impianti di liquefazione idrotermale. HyFlexFuel ha realizzato un’innovazione nel campo dei biocarburanti avanzati che potrebbe contribuire notevolmente al Green Deal europeo e alla neutralità in termini di emissioni di carbonio, abbattendo le ingenti emissioni del settore dei trasporti.

Parole chiave

HyFlexFuel, biocarburante, trasporto, biogreggio, fanghi di depurazione, biomassa, liquefazione idrotermale, carburante «drop-in», cherosene

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