La tecnologia elettrochimica per trasformare i bioliquidi in carburanti sostenibili
Sebbene i bioliquidi grezzi, come il liscivio nero (un sottoprodotto della produzione di cellulosa) e i liquidi di pirolisi (derivati dalla biomassa), siano promettenti alternative ai combustibili fossili, la loro instabilità chimica e la complessa composizione che li caratterizza rendono difficile la produzione di biocarburanti su larga scala. Il progetto EBIO, finanziato dall’UE, ha sviluppato un processo di trasformazione elettrochimica che permette di stabilizzare i bioliquidi, rendendoli compatibili con le raffinerie esistenti. A differenza dei metodi termochimici impiegati tradizionalmente, l’elettrochimica opera in condizioni blande, offrendo un maggiore controllo sul processo di conversione.
Far progredire la produzione elettrochimica di biocarburanti
Per migliorare la trasformazione dei bioliquidi in combustibili e prodotti chimici, il progetto si è concentrato sulla stabilizzazione del liscivio nero e dei liquidi di pirolisi. «Nell’ambito del progetto EBIO applichiamo l’elettrochimica al fine di migliorare i bioliquidi grezzi per quanto riguarda la loro stabilità di stoccaggio e la relativa idoneità ai processi di raffinazione», spiega Roman Tschentscher, il coordinatore del progetto EBIO. Le caratteristiche del liscivio nero lo rendono adatto al trattamento elettrochimico diretto, mentre i liquidi di pirolisi richiedono una fase preliminare di frazionamento. «Il liscivio nero è dotato di proprietà elettrolitiche adeguate in termini di viscosità e contenuto di sale e lignina; inoltre, può essere alimentato direttamente in un elettrolizzatore. Per i liquidi di pirolisi, invece, è necessario effettuare un frazionamento preliminare in flussi a base di lignite e cellulosa/emicellulosa per ottenere una conversione selettiva dei composti bersaglio», spiega Tschentscher. Per ottimizzare l’efficienza del processo, EBIO ha stabilito protocolli avanzati di analisi dei bioliquidi assicurando un maggiore controllo sulle reazioni di conversione e massimizzando le rese di biocarburante.
Una raffinazione efficiente grazie alle innovazioni elettrochimiche
Un’importante pietra miliare è stata rappresentata dalla convalida degli elettrodi di diamante drogato di boro, che si sono dimostrati altamente efficienti nella trasformazione dei bioliquidi. Il progetto ha dimostrato che i bioliquidi migliorati possono essere lavorati congiuntamente ai carburanti convenzionali, allineandosi alle infrastrutture di raffinazione esistenti. Si tratta di un risultato fondamentale, in quanto consente il co-trattamento diretto di queste materie prime a base biologica nelle raffinerie senza richiedere modifiche sostanziali. Garantendo il rispetto delle specifiche del settore da parte dei bioliquidi migliorati, EBIO rafforza la tesi a favore dell’adozione su larga scala della trasformazione elettrochimica; inoltre, questo approccio offre l’opportunità di riadattare gli impianti di raffinazione esistenti, riducendo i costi associati alla transizione verso metodi di produzione di combustibili più sostenibili. Se implementato su vasta scala, il processo elettrochimico concepito da EBIO potrebbe produrre fino a 61 milioni di tonnellate di biocarburanti all’anno, contribuendo in modo significativo all’approvvigionamento energetico sostenibile dell’Europa.
Efficienza energetica e sostenibilità
Uno dei vantaggi più significativi offerti dalla trasformazione elettrochimica è la sua efficienza energetica, in quanto elimina la necessità di produrre l’idrogeno separatamente, rendendo il sistema più compatto e sostenibile. «La trasformazione elettrochimica utilizza l’elettricità diretta per produrre ioni reattivi di ossigeno e idrogeno attraverso la scissione dell’acqua, che reagiscono con le frazioni bioliquide nello stesso elettrolizzatore. Il mix energetico per la fornitura di elettricità costituisce il fattore dominante nel determinare la sostenibilità del processo», spiega Tschentscher. Per garantire emissioni di carbonio minime, il sistema può essere alimentato mediante fonti di energia rinnovabili come l’energia eolica, solare o idroelettrica, nell’ambito di un approccio che risulta in linea con gli obiettivi energetici a basse emissioni di carbonio dell’Europa, rendendo i biocarburanti più sostenibili dal punto di vista ambientale.
Prepararsi all’adozione su larga scala
Il successo ottenuto da EBIO si è basato sulla collaborazione instaurata lungo tutta la catena del valore dei biocarburanti. Il progetto ha riunito fornitori di materie prime, sviluppatori di tecnologie e raffinatori, assicurando l’ottimizzazione di ogni fase del processo per l’implementazione industriale. «Già nel corso della fase di stesura della proposta di EBIO si sono formati in maniera autonoma, in virtù della loro complementarità a livello di competenze, infrastrutture e interessi, piccoli team composti da due o tre partner», spiega Tschentscher. Promuovendo la condivisione intersettoriale delle conoscenze, il progetto ha rafforzato i partenariati tra gli istituti di ricerca e gli operatori del settore. Un vantaggio fondamentale offerto dalla tecnologia concepita da EBIO è la sua perfetta integrazione nelle operazioni di raffineria esistenti. «Le bioraffinerie, e in particolare le cartiere, hanno impiegato decenni per ottimizzare il proprio funzionamento industriale. La conversione elettrochimica dei bioliquidi grezzi nel momento stesso in cui vengono prodotti, e a condizioni comuni a quelle delle bioraffinerie, aumenterà significativamente l’interesse riposto da cartiere e altre bioraffinerie nel portare la tecnologia su scala industriale e immetterla sul mercato», conclude Tschentscher. L’impiego di catalizzatori di metalli non nobili e di nuovi processi di separazione ha ulteriormente incrementato la fattibilità commerciale del progetto. I progressi compiuti rendono il miglioramento dei bioliquidi più efficace in termini di costi, rafforzando il potenziale insito in EBIO quale soluzione scalabile e sostenibile per i biocarburanti.
Parole chiave
EBIO, bioliquidi, liscivio nero, pirolisi, bioraffinerie, elettrochimica, sostenibilità, raffinerie, biocarburanti
