Studio dell’Aqueous Phase Reforming come strategia di valorizzazione delle acque reflue dell’industria casearia = Study of Aqueous Phase Reforming as a wastewater valorisation strategy in the dairy industry

Il problema del cambiamento climatico delle ultime decadi ha gradualmente spostato l'attenzione verso soluzioni sostenibili. Si è resa necessaria la ricerca di vettori energetici meno impattanti rispetto ai tradizionali combustibili fossili. Nel novero delle soluzioni sostenibili è presente il trattamento delle acque reflue: partendo da un sottoprodotto si possono difatti ottenere chemicals ad alto valore aggiunto, risolvendo allo stesso tempo anche il problema del corretto smaltimento. In questo lavoro l'attenzione è concentrata sulle acque reflue delle industrie casearie, in particolare sul siero del latte. Il siero del latte è un sottoprodotto liquido giallastro derivante dal processo di produzione del formaggio. A causa del suo elevato carico organico e dei valori della domanda chimica di ossigeno (COD), questa corrente deve essere scaricata nell'ambiente solo a seguito di un trattamento adeguato. La gestione del siero del latte è stata incentrata sin ora sullo sviluppo di trattamenti di diversa natura. Una possibilità presente ancora su scala da laboratorio è quella di sfruttare il reforming catalitico in fase acquosa (APR). Lo scopo di questo lavoro è la valorizzazione del lattosio (il più grande costituente organico di questo rifiuto) mediante APR. In presenza di un catalizzatore il lattosio reagisce producendo idrogeno e monossido di carbonio che successivamente si porta a CO2 attraverso la reazione di WGS. Lo studio è stato suddiviso in diversi passaggi: si è partiti dall’analisi dell’APR diretta del lattosio in funzione della temperatura (230-250-270 °C); una volta individuata la temperatura ottimale (270 °C) si è proceduti con lo studio della concentrazione (da 2,5-10 wt% con step pari a 2,5%) osservando un graduale aumento del residuo solido all’aumentare della concentrazione. Il tutto è stato ripetuto con due catalizzatori differenti: Pt/C 5 wt% e Pt/Al2O3 5 wt%. Successivamente con lo scopo di eliminare/ridurre il residuo carbonioso e di massimizzare la resa ad idrogeno, si sono introdotti gradualmente dei pretrattamenti: idrogenazione della soluzione di lattosio e idrolisi con successiva idrogenazione. Il primo pretrattamento, idrogenazione, è stato scelto per poter ottenere come prodotto lattitolo che successivamente si converte a glucosio e sorbitolo. Anche in questo caso sono state effettuate delle prove in funzione della temperatura (180-200-220 °C) con due diversi catalizzatori: Ru/C 5 wt% e Ru/ Al2O3 5 wt%. Si è individuata come temperatura ottimale 180 °C. L’idrolisi, invece, è stata introdotta per poter ottenere come prodotti glucosio e fruttosio che, una volta idrogenati portano a due molecole di sorbitolo. Questo approccio è stato seguito in quanto l’analisi della letteratura evidenzia che l’APR ha una miglior resa ad idrogeno nel momento in cui si parte da un alcol quale il sorbitolo. In questo caso sono state condotte delle prove catalizzate (Amberlyst 15, catalizzatore acido) e non catalizzate. L’introduzione dei pretrattamenti è stata fondamentale, il residuo carbonioso è stato ridotto drasticamente ed eliminato nel caso del doppio pretrattamento, i due percorsi sono paragonabili in termini di moli di gas principalmente composto da H2 e CO2. Una differenza sostanziale risiede nel consumo di idrogeno, che è maggiore nel caso di idrogenazione diretta della soluzione di lattosio senza passare per l’idrolisi.