Sostenibilità: nuove modalità di produzione di metanolo da elettricità e biomassa
I ricercatori sviluppano un processo per la produzione sostenibile in loco
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In futuro potrebbe diventare più facile produrre metanolo dalla biomassa in modo decentralizzato sul posto. I ricercatori della Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) propongono un metodo con cui i materiali grezzi e di scarto delle piante possono essere lavorati in un procedimento autonomo in condizioni di reazione blande. Questo metodo rende superflua la complessa essiccazione e il trasporto della biomassa ai grandi impianti di gassificazione della biomassa. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista "Green Chemistry".
Il metanolo è un prodotto chimico di base versatile e un promettente vettore energetico, ad esempio come carburante drop-in che può essere utilizzato direttamente nei veicoli esistenti. L'alcol metilico con formula chimica CH3OHviene attualmente ricavato principalmente dal gas naturale fossile, rendendo questo processo incompatibile con gli obiettivi climatici a lungo termine. "Il metanolo sostenibile da biomassa sarà in grado di compensare in futuro una parte della produzione di metanolo da combustibili fossili. Tuttavia, i metodi attuali fanno sì che questo processo sia molto complesso e utilizzi grandi quantità di energia", afferma il dott. Patrick Schühle della cattedra di Ingegneria delle reazioni chimiche della FAU.
Finora la ricerca sulla sintesi del metanolo dalla biomassa si è concentrata principalmente sulla gassificazione della biomassa. Durante questo processo, il materiale di scarto proveniente dall'agricoltura o dalla silvicoltura e i prodotti di scarto come gli idrolisati provenienti dalla produzione della carta vengono prima essiccati, spesso macinati e successivamente trasportati in grandi impianti di gassificazione. Il materiale viene prima convertito in gas di sintesi a temperature fino a 1000 gradi Celsius e successivamente trasformato in metanolo a pressioni comprese tra 50 e 100 bar. Poiché la biomassa secca ha una densità energetica volumetrica inferiore, spesso viene trasformata in pellet prima di essere trasportata, con conseguenti costi aggiuntivi.
Efficienza dell'80% del carbonio
Il nuovo metodo presenta un vantaggio decisivo: consente di lavorare la biomassa umida, come la sansa, gli sfalci d'erba, i trucioli di legno o la paglia, senza doverla essiccare prima. Poiché non sono necessarie ulteriori lavorazioni come la triturazione e la pellettizzazione e non è necessario alcun calore di processo esterno, è possibile utilizzare anche impianti più piccoli. "Questo processo consente di produrre metanolo in modo più decentralizzato di quanto fosse possibile in precedenza", afferma Patrick Schühle. "Investire in questa nuova tecnologia potrebbe sicuramente essere conveniente per le grandi aziende agricole o forestali o per le cooperative agricole". I ricercatori si sono avvalsi anche dell'esperienza di OxFA GmbH, un'azienda con sede a Scheßlitz, vicino a Bamberg, leader mondiale nella produzione di acido formico dalla biomassa.
Costi competitivi
Poiché i costi della produzione di metanolo dipendono principalmente dalla disponibilità di idrogeno verde, i ricercatori hanno incorporato un elettrolizzatore nel loro progetto. Esso produce l'ossigeno e l'idrogeno necessari per la reazione attraverso la scissione dell'acqua. Schühle: "L'elettrolisi richiede grandi quantità di energia. L'ideale sarebbe che l'elettricità necessaria provenisse da fonti rinnovabili, come il fotovoltaico o un impianto eolico locale". L'agrovoltaico, ovvero l'utilizzo di terreni agricoli per produrre sia cibo che elettricità, è sempre più discusso in questo contesto. Con le tariffe di alimentazione che continuano a ristagnare o addirittura a diminuire, sta diventando economicamente più interessante utilizzare l'elettricità generata dal fotovoltaico per produrre metanolo. Inoltre, sarebbe possibile produrre metanolo immagazzinando temporaneamente acido formico solo quando i prezzi dell'elettricità sono particolarmente favorevoli.
"Abbiamo calcolato che in futuro il metanolo verde potrebbe essere prodotto a un costo simile a quello del metanolo prodotto con il gas naturale", spiega Patrick Schühle. "Ciò significa che potrebbe dare un contributo significativo alla defossilizzazione del nostro paesaggio industriale da un punto di vista economico".
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