Per rendere veramente sostenibile il settore dei trasporti serviranno grandi volumi di combustibili rinnovabili. Finora, però, il diesel rinnovabile e i carburanti per aviogetti provengono principalmente da oli vegetali e la direttiva dell’Unione Europea limita l’uso di biocarburanti che provengono da colture alimentari e foraggere poiché non soddisfano i requisiti di sostenibilità se prodotti su larga scala. La sfida, dunque, è riuscire a ottenere biocarburanti riuscendo a sfruttare una base di materie prime più ampia e più sostenibile.
Con questo proposito nel 2017 è partito il progetto di ricerca finanziato dall’UE HyFlexFuel che recentemente è riuscito a produrre biocrudi tramite liquefazione idrotermale (HTL, Hydrothermal liquefaction) da una varietà di biomasse, tra cui fanghi di depurazione, rifiuti alimentari, letame, paglia di grano, stufato di mais, segatura di pino, miscanto e microalghe in un continuo su scala pilota
“È stata un traguardo importante, una vera pietra miliare per HyFlexFuel dimostrare la produzione di biogreggio da una tale varietà di materie prime nell’ordine di centinaia di kg”, afferma Patrick Biller, che guida la ricerca HTL su scala pilota presso l’Università di Aarhus.
Il processo HTL ha diversi vantaggi chiave.
Questa tecnologia può impiegare una grande quantità di risorse a livello globale e una grande varietà di biomasse primarie locali perché è compatibile con un’ampia varietà di rifiuti e residui organici, colture energetiche lignocellulosiche o biomasse acquatiche e può adattarsi a specifiche disponibilità regionali di materie prime.
Può contribuire alla produzione di biocarburanti avanzati, dai combustibili per uso marittimo al cherosene, potenzialmente a un costo inferiore rispetto alla maggior parte dei percorsi di combustibili rinnovabili concorrenti.
È in grado di produrre combustibili con una bassa impronta di carbonio durante l’intero ciclo di vita, senza competere con la produzione di alimenti e mangimi e contemporaneamente di riciclare in modo ottimale i flussi di rifiuti, contribuendo a una vera economia più circolare.
L’impianto HTL realizzato su scala pilota tratta fanghi di biomassa acquosa (~20% di contenuto di sostanza secca) a temperature fino a 350°C e pressioni di circa 200 bar, dove l’acqua non bolle ma rimane allo stato liquido. In queste condizioni, la biomassa viene convertita in un bio-olio grezzo, che viene separato dall’acqua di processo da un reattore. In una seconda fase, il biogreggio HTL viene sottoposto a trattamento catalitico con idrogeno ad alta temperatura e pressione (idrotrattamento). In tal modo, l’ossigeno e l’azoto vengono rimossi dal biogreggio, che a sua volta viene convertito in una miscela di idrocarburi. La distillazione dei biocrudi HTL produce combustibili compatibili con la benzina, il cherosene e il diesel.
All’interno del progetto UE HyFlexFuel, tutti i passaggi chiave della catena di produzione di carburante HTL sono studiati presso le sedi di diversi istituti di ricerca e aziende europee.
La potenziale disponibilità di residui e flussi di rifiuti in tutta Europa viene analizzata da DBFZ, l’istituto tedesco per la ricerca sulla biomassa, utilizzando un approccio geospaziale. L’Università di Aarhus sviluppa e ottimizza ulteriormente la conversione HTL su scala di laboratorio e trasferisce i risultati a un impianto HTL continuo su scala pilota, che ha anche prodotto tutti i campioni per i processi a valle. L’Università di Aalborg, supportata da Haldor Topsøe (Danimarca), ha realizzato l’upgrade di vari biocrudi a combustibili per il trasporto tramite idrotrattamento catalitico, mentre Eni (Italia) ha studiato la prospettiva del co-processo di biocrudi HTL nelle raffinerie convenzionali di greggio.
Le particelle solide e le acque di processo, che evolvono anche durante la conversione HTL, contengono una frazione significativa del carbonio e dei nutrienti dalla biomassa iniziale. Due opzioni per produrre biogas dalle sostanze organiche in queste acque di processo sono studiate dall’Istituto Paul Scherrer (Svizzera), tramite gassificazione idrotermale catalitica sulla loro piattaforma di integrazione del sistema energetico, e da OWS (Belgio), tramite digestione anaerobica. Il recupero del fosforo è particolarmente importante per l’HTL dei fanghi di depurazione al fine di chiudere i cicli dei nutrienti. L’Università di Hohenheim (Germania) ha dimostrato la precipitazione della struvite, un prodotto fertilizzante, da solidi HTL e acque di processo. Bauhaus Luftfahrt coordina il progetto e analizza l’impatto economico e ambientale della produzione di carburante HTL. ARTTIC Innovation GmbH (Germania) funge da partner per la gestione del progetto e supporta le attività di diffusione.
Finora, sette percorsi di produzione di carburante alternativo sono stati approvati come componente di miscela per l’aviazione civile dalla specifica ASTM D-7566 (Specifica standard per carburante per turbine aeronautiche contenente idrocarburi sintetizzati). Il consorzio HyFlexFuel prepara l’approvazione dei cheroseni HTL in collaborazione con partner chiave in Europa e negli Stati Uniti. I campioni di cherosene del progetto HyFlexFuel sono stati analizzati dal progetto H2020 JETSCREEN (coordinato da DLR, Germania) e dall’Università di Dayton. I risultati mostrano che tutte le proprietà fisico-chimiche di base del carburante per aviogetti, come la densità di energia o le proprietà di flusso a freddo sono già soddisfatte, mentre la concentrazione di specifici componenti in tracce deve essere ulteriormente ridotta per soddisfare le rigorose specifiche del carburante per aerei.
Il progetto HyFlexFuel si concluderà il prossimo settembre e vede la collaborazione di università e aziende che stanno investendo sul processo HTL: l’Università di Aarhus, l’Università di Aalborg, l’Istituto Paul Scherrer, l’Università di Hohenheim, DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH, Haldor Topsøe, Eni e OWS. Bauhaus Luftfahrt e.V. coordina il progetto e ARTTIC Innovation GmbH supporta il consorzio di ricerca nella gestione del progetto e nella comunicazione.
L’immagine è di Daniele Castello, Copyright: Aalborg University.
Il video merita!
articolo e video molto interessante, speriamo che gli ideatori del processo non facciano la fine di Enrico Mattei…