Studio di un pretrattamento idrotermale per la valorizzazione della FORSU a fini energetici

Il cambiamento climatico rappresenta una delle sfide più urgenti e complesse del nostro tempo. L'aumento delle emissioni di gas serra dovuto alle attività umane, in particolare l'uso di combustibili fossili, ha portato a un riscaldamento globale significativo con conseguenze devastanti per l'ambiente e la società. Per mitigare l'impatto del cambiamento climatico, è fondamentale ridurre le emissioni di gas serra attraverso l'adozione di combustibili green prodotti utilizzando come materia prima le biomasse. Uno dei processi in cui esse trovano impiego è la liquefazione idrotermale (HTL), la quale grazie alle sue elevate temperature (250-400°C) e pressioni (4-25 MPa) di reazione, imita i naturali processi biologici ai quali si attribuiscono la formazione dei combustibili fossili. Questo genere di tecnologia risulta particolarmente interessante poichè presenta il vantaggio di poter trattare biomasse con qualsiasi contenuto di umidità, evitandone quindi l'essiccamento, processo energeticamente molto dispendioso. A causa delle elevate temperature necessarie a condurre il processo, si ha la formazione di composti aromatici azotati che oltre ad essere molto complicati da rimuovere attraverso l'idrodeazotizzazione catalitica (HDN), danno luogo ad una serie di problematiche relative allo stoccaggio e alla combustione del bio-olio prodotto. Si sono quindi indagati gli effetti di un possibile pretrattamento di carbonizzazione idrotermale (HTC) eseguito su biomasse simulanti FORSU, la cui composizione è stata valutata e scelta dopo aver condotto una raccolta dati in letteratura, in particolare si sono scelte due composizioni, una ricca in carboidrati e una ricca in proteine. Gli esperimenti sono stati condotti in un reattore batch e sono stati pianificati utilizzando come temperature: 100, 150 e 200°C, come tempi di reazione: 5, 62.5 e 120 minuti e come additivi: soluzione acquosa acida con concentrazione di ioni H+ 0.1[M], soluzione acquosa basica con concentrazione di ioni OH- 0.1[M] ed infine una neutra di acqua distillata. Si è osservato che per i campioni ricchi in carboidrati, la resa massica in solido risulta poco influenzata dalle temperature utilizzate, le quali risultano essere troppo basse per mostrare effetti significativi, fatta eccezione per il trattamento con soluzione di acido solforico alla temperatura di 200°C e tempo di reazione di 62.5 minuti, dove la resa risulta minima. Il campione ricco in proteine, invece, mostra un andamento significativamente dipendente da temperatura e tempo di reazione, si osserva infatti che sia la resa massica di solido sia le rese di carbonio e azoto presenti nel solido diminuiscono con l’aumentare della temperatura e del tempo di reazione.