Ricercatori dell'Illinois trasformano i rifiuti alimentari in carburante per jet, dando impulso all'economia circolare
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I viaggi in aereo sono più popolari che mai e il nostro desiderio di trasporto veloce significa che il carburante per aerei è diventato uno dei principali responsabili delle emissioni di gas serra. Ora, i ricercatori dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign hanno scoperto un modo innovativo per affrontare il problema: convertire gli scarti alimentari in carburante per l'aviazione sostenibile (SAF) che soddisfa gli standard industriali senza ricorrere a miscele di combustibili fossili. Il loro processo, descritto in un nuovo studio su Nature Communications, potrebbe aiutare l'industria aeronautica a raggiungere l'ambizioso obiettivo di azzerare le emissioni di carbonio entro il 2050.
Sabrina Summers, dell'Università dell'Illinois, dimostra l'idrotrattamento di olio biocrudo dai rifiuti alimentari.
Marianne Stein
Il processo in breve è il seguente: I ricercatori convertono i rifiuti alimentari in olio biocrudo attraverso un processo di conversione termochimica chiamato liquefazione idrotermale, o HTL. Successivamente, rimuovono le impurità dall'olio biocrudo e infine lo raffinano con l'uso di idrogeno e catalizzatori per trasformarlo in carburante per l'aviazione.
Questo approccio può essere applicato a una varietà di materie prime e tipi di petrolio, portando potenzialmente a una nuova direzione per l'ottenimento di carburanti.
"L'HTL imita sostanzialmente la formazione naturale del petrolio greggio nella Terra. Utilizza calore e pressione elevati per convertire la biomassa umida in un olio biocrudo. L'obiettivo di questo lavoro è quello di trasformare questo olio biocrudo in carburanti per il trasporto che possano essere immessi direttamente nelle infrastrutture energetiche esistenti", ha dichiarato l'autrice principale Sabrina Summers, che si è recentemente laureata con un dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Agraria e Biologica (ABE), che fa parte del College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences e del Grainger College of Engineering della U.I.
In questo progetto, i ricercatori hanno utilizzato gli scarti di un impianto di trasformazione alimentare nelle vicinanze. A livello globale, oltre il 30% del cibo viene sprecato ogni anno a tutti i livelli della catena di approvvigionamento: dall'azienda agricola al trasporto, alla lavorazione, alla vendita al dettaglio, alla ristorazione e alle famiglie. La decomposizione degli alimenti nelle discariche e negli impianti di trattamento delle acque reflue contribuisce ulteriormente alle emissioni di gas serra, mentre il riciclaggio dei rifiuti aiuta a promuovere la sostenibilità.
Ma l'HTL può trattare materie prime provenienti da un'ampia gamma di rifiuti organici, tra cui alimenti, fanghi di depurazione, fioriture algali, letame suino e residui agricoli.
"Per raggiungere gli obiettivi dell'industria aeronautica di decarbonizzare il carburante per aerei, abbiamo bisogno di molte fonti rinnovabili diverse e l'agricoltura svolgerà un ruolo fondamentale in termini di fornitura di materie prime", ha dichiarato il professore dell'ABE e autore corrispondente Yuanhui Zhang.
Per convertire l'olio biocrudo in carburante per jet, i ricercatori hanno innanzitutto rimosso le impurità come umidità, cenere e sale. Hanno poi utilizzato un processo chiamato idrotrattamento catalitico per eliminare elementi indesiderati come azoto, ossigeno e zolfo, lasciando solo gli idrocarburi necessari per il carburante. Dopo aver testato decine di opzioni, hanno identificato il cobalto-molibdeno come il catalizzatore più efficace disponibile in commercio per guidare le reazioni chimiche necessarie e raffinare il petrolio in carburante per l'aviazione sostenibile.
Per ottimizzare il processo di idrotrattamento, i ricercatori hanno regolato variabili come la temperatura, il carico di catalizzatore e idrogeno e il tempo di ritenzione per identificare le condizioni migliori per produrre carburante per aerei. Hanno poi testato il loro carburante per l'aviazione sostenibile rispetto ai rigorosi standard stabiliti dall'American Society for Testing and Materials (ASTM) e dalla Federal Aviation Administration. Il loro campione SAF ha superato i test di preselezione Tier Alpha e Beta ed è risultato conforme a tutte le specifiche dei carburanti per aerei convenzionali, senza bisogno di additivi o di miscele con combustibili fossili.
La tecnologia ha il potenziale per essere scalata per la produzione commerciale, ha osservato Zhang.
La nostra ricerca aiuta a risolvere i problemi scientifici e ingegneristici, e poi l'industria può intervenire". Il processo può essere applicato ad altri tipi di oli per la SAF. Può anche sostituire altri materiali, come i composti derivati dal petrolio per la produzione di materie plastiche. Questo ha un enorme potenziale di opportunità commerciali e di sviluppo economico", ha dichiarato.
Zhang ha sviluppato un indice per misurare la bioeconomia circolare e ha affermato che il SAF fornisce un valido contributo alla circolarità.
"In un'economia lineare, produciamo qualcosa, lo usiamo e lo buttiamo via. In questo progetto, prendiamo i rifiuti e recuperiamo l'energia e i materiali per realizzare un prodotto utilizzabile. In questo modo si colma un anello mancante nel paradigma circolare", ha concluso.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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