Liquefazione idrotermale della frazione organica dei rifiuti solidi urbani: influenza della configurazione a doppio stadio = Hydrothermal Liquefaction of the Organic Fraction of Municipal Solid Waste: Influence of the Two-Stage Configuration

L’impiego di biomasse è una promettente alternativa rinnovabile e sostenibile ai combustibili fossili. La liquefazione idrotermale (HTL) permette di convertire biomassa in bio-olio, operando in acqua sub o super-critica a temperature di 250-370°C e pressioni di 4-22 MPa. Con tale processo, le proteine della biomassa si convertono in composti azotati indesiderati, difficili da rimuovere tramite appropriati processi catalitici (hydro-denitrogenation), con conseguenti problemi a livello ambientale e di stoccaggio del combustibile. La liquefazione a due stadi separati (S-HTL) permette di separare dal solido buona parte dell’azoto in fase acquosa con una carbonizzazione idrotermale (HTC) seguita da uno stadio di HTL. L’obiettivo della tesi è studiare gli effetti di tre composizioni di FORSU sottoposte a HTL a singolo stadio (D-HTL), a S-HTL (con HTC a 100-200°C per 5-120 min, in ambiente acido, basico, neutro) e a S-HTL bianco, in cui HTL è preceduta da uno step di sola separazione delle fasi solida, oleosa e acquosa. I campioni di olio e solido sono stati analizzati con CHNS e GC-MS. Dai risultati si osserva una maggior produzione di gas con D-HTL rispetto a S-HTL e S-HTL bianco, mentre la resa massica in solido residuo ha una maggior dipendenza dalla composizione iniziale: dalla biomassa ricca in carboidrati si ottengono le rese maggiori e dalla ricca in proteine le minori. Il comportamento delle rese globali in olio dipende dalla composizione iniziale: per la biomassa ricca in carboidrati aumenta da 14,7% con D-HTL a 21,9% con S-HTL, mentre con biomassa ricca in proteine e in lipidi la resa scende da 34,7% e 43,0% (D-HTL) a 28,7% e 33,5% (S-HTL), rispettivamente. Senza considerare gli acidi grassi, le classi di composti comuni a tutti gli oli sono aromatici, alcoli, N-alifatici e N-aromatici. Con biomasse ricche in proteine e in lipidi sottoposte a D-HTL e con biomassa ricca in proteine pretrattata a 100 e 150°C, sono state rilevate percentuali importanti di ammidi di acidi grassi. Gli oli D-HTL hanno N/C maggiori rispetto agli oli ottenuti da S-HTL bianco e, in genere, da S-HTL. Ad esempio, con biomassa ricca in proteine N/C scende da 0,081 con D-HTL a un intervallo tra 0,045 e 0,069 con i processi a doppio stadio.