Dai rifiuti una nuova via per il petrolio

Negli ultimi decenni le critiche verso i carburanti fossili sono aumentate, a causa non solo dei rischi ambientali connessi con la loro combustione e quindi l’emissione di gas inquinanti, ma anche per il significativo impatto ecologico delle trivellazioni. La localizzazione dei pozzi di petrolio è inoltre un fattore geopolitico di straordinaria rilevanza e la dipendenza di molti paesi dalle importazioni ne condiziona fortemente l’economia.

Ma se si producesse petrolio grezzo? Si, produrre, invece di estrarre…

Parafrasando una canzone di De Andrè potremmo dire che “dal letame nasce il petrolio”. È già da qualche anno infatti che esistono tecnologie e impianti produttivi per sintetizzare il petrolio dai rifiuti biologici umani. Questa tecnologia, chiamata liquefazione idrotermica, consiste nel ricreare le condizioni che all’interno della crosta terrestre, con alte temperature e pressioni ben definite, hanno sintetizzato il petrolio e gli altri carburanti fossile molte ere fa.

Nelle procedure fin ora in uso il materiale di partenza deve essere prima essiccato, il che comporta un grave spreco di energia, mentre ora con delle fondamentali innovazione messe a punto dal Pacific Northwest National Laboratory il processo di lavorazione potrebbe partire direttamente dal prodotto umido.

Oggi negli Usa si producono 30 milioni di barili di petrolio grezzo “bio” l’anno, trattando 128 miliardi di litri di rifiuti fognari. Ognuno di noi è un potenziale produttore di materia prima, infatti si stima che ogni persona potrebbe produrre 11 litri di petrolio grezzo l’anno in media.

Ma in che cosa consiste la liquefazione idrotermica? È un processo che si basa sulla depolimerizzazione termica, che consiste nello scomporre i polimeri in monomeri attraverso un processo di pirolisi idrica, cioè attraverso la decomposizione con acqua ad altra temperatura di composti organici. La depolimerizzazione termica ha lo scopo di ridurre i composti organici complessi in molecole più semplici per trasformarli poi in bio-massa.

La bio-massa così prodotta può poi essere trasformata in un petrolio bio. Questo nuovo prodotto, ancora non trasformato in prodotti secondari come il Diesel, è poco meno energetico dei carburanti che utilizziamo giornalmente.

La reazione usa catalizzatori per migliorare la qualità del prodotto finale e la resa. La torba, la biomassa, ma anche il carbone o altri composti organici vengono trasformati in prodotti la cui struttura può variare in base ai processi di lavorazione e che quindi possono essere usati per diversi scopi, come il carburante per mezzi pesanti.

Lo step fondamentale che avviene nella liquefazione è il cracking delle lunghe catene di carbonio presenti nella biomassa, che attraversano una fase di eliminazione dell’ossigeno sotto forma di, chiamata disidratazione, mentre una parte del carbonio presente viene convertito in , tramite un processo di decarbossilazione. Il cracking avviene a 250-550 °C e ad una pressione che varia dalle 49 alle 246 atmosfere, in presenza di opportuni catalizzatori. Anche se questa è una condizione standard si possono usati parametri diversi per ottimizzare la produzione o diversificare le rese gas/liquido, inoltre l’acqua può agire come solvente, reagente o catalizzatore così da aiutare il processo di trasformazione. A fine di questo processo si avrà un prodotto con un alto rapporto idrogeno-carbonio. Secondo un calcolo di Corinne Drennan il 60% del carbonio presente nei rifiuti si converte in petrolio.

Il nuovo sistema HTL (Liquefazione idrotermica) sviluppato al Pacific Northwest consiste nell’inserimento della biomassa in un reattore, dove è mantenuto a 400 ° C ad alta pressione per 15 minuti circa, per poi essere sottoposto ad un rapido raffreddamento che porterà la temperatura a 70°C. Questo perché a 400°C e alta pressione l’acqua si trova allo stato supercritico, uno stato della materia nel quale l’acqua non è né liquida né gassosa, ma in uno stadio intermedio che facilita la decomposizione della biomassa.

Questo processo è eco-friendly per due motivi, il primo è che non vi è l’uso di solventi chimici, mentre l’altro è che col nuovo processo si riesce a risparmiare dal 10 al 15 % di energia elettrica rispetto il vecchio processo dato che l’energia termina viene riusata tra il riscaldamento e il successivo raffreddamento del reattore di decomposizione.

Quindi? Cosa cambierà nel mondo? Questo nuovo petrolio aiuterà le economie dei singoli paesi? Ci serve veramente?

In realtà a tutte queste domande è abbastanza difficile dare una risposta, dato che questa nuova tecnologia è ancora agli inizi, ma sicuramente vi sono degli aspetti positivi. Il primo aspetto positivo è l’eliminazione, o comunque la riduzione, dei rifiuti “bianchi” fognari, ma anche dei rifiuti degli allevamenti, inoltre si andrebbe anche a produrre un bene primario come il petrolio con costi contenuti. Ma oltre al fattore economico è anche quello ecologico a essere rilevante, poiché utilizzando questa nuova tecnologia si potranno ridurre le estrazioni e quindi ridurre i rischi ambientali per la biosfera.

 

Bibliografia:

Petrolio dai rifiuti umani

Wikipedia

Hydrothermal liquefaction — the most promising path to a sustainable bio-oil production

Informazioni su Domenico Giuseppe Spanò 1 Articolo

Sono appassionato di chimica e di tutte le scienze fin da bambino e lettore accanito di libri di ogni genere, specialmente di divulgazione scientifica e storica, i miei libri preferiti sono “Il Divano di Istanbul” e “I Bottoni di Napoleone”. Sono iscritto al corso di laurea di chimica industriale al dipartimento di Scienze Chimiche di Catania.