Trasformare un sottoprodotto industriale in prodotti chimici bio-sostenibili
Essendo uno dei polimeri organici più abbondanti e rinnovabili presenti sulla Terra, la lignina ha il potenziale per essere convertita in una serie di prodotti ecologici e a valore aggiunto, anche prodotti chimici. Oltre a essere un sottoprodotto del processo di produzione della carta, è anche un polimero facilmente reperibile, la cui produzione ammonta a 40 milioni di tonnellate all’anno. Purtroppo, invece di essere utilizzata come base per la creazione di prodotti chimici sostenibili, la maggior parte di questa lignina (fino al 95 %) viene incenerita come combustibile di scarso valore e altamente inquinante. Il progetto LIBERATE, finanziato dall’UE, intende modificare questa situazione sottraendo la lignina all’incenerimento e convertendola, tramite elettrochimica selettiva, in prodotti a valore aggiunto. «L’obiettivo principale del progetto era quello di sviluppare un impianto elettrochimico per dimostrare le opportunità commerciali della conversione di materie prime a basso costo di lignina in prodotti chimici bio-sostenibili di alto valore», spiega Francisco Julia, responsabile del progetto presso Leitat Technology Centre, partner coordinatore del progetto. «Così facendo, contribuiremo a ridurre la dipendenza dai combustibili importati del settore di produzione dell’energia e a ridurne l’impronta ambientale, il tutto promuovendo l’economia circolare.»
Dalla vanillina ai prodotti chimici
Uno dei risultati principali del progetto è stato lo sviluppo di un impianto pilota elettrochimico in grado di convertire la lignina in vanillina e miscele fenoliche. «La vanillina è il principale composto chimico dell’estratto del baccello di vaniglia», spiega Julia. «Sebbene la maggior parte delle persone la conosca come agente aromatizzante, la vanillina può anche servire come elemento costitutivo di alcuni prodotti chimici.» Concentrandosi su questo aspetto, i ricercatori sono riusciti a ottenere la vanillina utilizzando un processo di depolimerizzazione elettrochimica e termica che ossida e spezza la lignina in piccole molecole. «Questo processo non solo ha ottenuto un’impressionante resa dell’8 %, ma ha anche prodotto una miscela fenolica che può servire come antiossidante e come sostituto del fenolo nelle resine di formaldeide fenolica», aggiunge Sonia Matencio Lloberas, ricercatrice senior di Leitat.
Convalida dei prodotti da parte di utenti finali industriali
I ricercatori coinvolti nel progetto hanno anche elaborato un processo per convertire elettrochimicamente i cicloesanoli biogenici, ottenuti da fonti naturali e sostenibili, in un monomero chiamato acido 3-propiladipico. «Questo monomero apre una nuova finestra di precursori sostenibili per poliammidi e poliesteri e offre un’alternativa interessante per la sostituzione dei monomeri petrolchimici», osserva Matencio Lloberas. Infine, il progetto ha ideato un processo per convertire elettrochimicamente la lignina organosolvente in una miscela fenolica. I prodotti di tutti e tre i processi sono stati pienamente convalidati da vari utenti finali industriali.
Missione compiuta, ma c’è ancora molto lavoro da fare
Il progetto LIBERATE ha fatto esattamente ciò che si era prefissato: dimostrare la possibilità di convertire la lignina in prodotti chimici bio-sostenibili di alto valore con notevoli potenzialità commerciali. «Il nostro successo è il risultato diretto della forte collaborazione di tutti i partner del progetto che, insieme, sono stati in grado di valutare e risolvere le principali criticità tecniche implicate dalla lavorazione dei materiali di origine biologica», osserva Matencio Lloberas. Sebbene il progetto abbia conseguito la maggior parte degli obiettivi tecnici, Matencio Lloberas dice che c’è ancora molto lavoro da fare: «Occorre ottimizzare ulteriormente i processi per migliorarne l’efficienza in termini tecno-economici e di utilizzo delle risorse».
Parole chiave
LIBERATE, lignina, materia prima, prodotti chimici bio-sostenibili, prodotti chimici, polimero, sottoprodotto industriale, energia, economia circolare
