Idrogenazione elettrochimica di acido muconico = Electrochemical hydrogenation of muconic acid

La trasformazione di molecole derivanti dalla fermentazione di biomassa, utilizzata come materia prima, tramite processi elettrochimici in molecole ad alto valore aggiunto destinate alla produzione di polimeri rappresenta una delle rotte processistiche più interessanti tra quelle emergenti come alternativa ai processi petrolchimici tradizionali. Questo processo alternativo si colloca nel contesto di decarbonizzazione dell’industria chimica, dal momento che propone di utilizzare materie prime sostenibili ed elettricità prodotta da risorse rinnovabili come fonte di energia. L’obiettivo della tesi è l’investigazione del processo di idrogenazione elettrochimica di acido muconico, prodotto dalla fermentazione di biomassa lignocellulosica, ad acido trans-3-esendioico. Questa nuova molecola si candida come alternativa sostenibile dell’acido adipico nella produzione di poliammidi, tra cui il nylon, polimero con un mercato globale in continua crescita e valutato più di 30 miliardi di dollari nel 2021. In questo lavoro viene effettuato lo scale-up del processo a livello industriale, dimensionando le principali apparecchiature e stimandone i consumi energetici. Particolare attenzione è data al reattore perché una sua ottimizzazione permetterebbe non solo l’abbassamento dei costi energetici, ma anche l’ottenimento di rese migliori, soprattutto in termini di efficienza faradica. In questo lavoro si propone l’utilizzo di un reattore con flusso oscillatorio che triplica rispetto alla configurazione classica la velocità di trasporto di materia dei reagenti all’interno del reattore. Infine, viene svolta un’analisi economica per stimare il prezzo minimo di vendita del prodotto analizzando in particolare due diverse condizioni di processo. L’analisi mostra che in nessuno dei due casi si riesce ad ottenere un prezzo di vendita competitivo con l’attuale prezzo di mercato dell’acido adipico