Liquefazione idrotermale di biomasse per la produzione di bio-olio = Hydrothermal liquefaction of biomass for bio-oil production

La crisi energetica e delle materie prime, scaturita a partire del XX secolo, ha costretto l’uomo ad interrogarsi sulle modalità di sfruttamento delle risorse nei vari ambiti industriali, sia relativi alla lavorazione per la produzione di prodotti finiti, sia alla soddisfazione del fabbisogno energetico a livello mondiale. Quest’ultima è in costante aumento, arrivando nel 2019 a toccare il valore di 400 EJ, comportando ovvi scompensi a livello ambientale poiché i settori industriali hanno alterato gli equilibri fisico-chimici del pianeta. A causa quindi di tali criticità, la ricerca di fonti energetiche rinnovabili è diventata prioritaria e tra queste, una delle più promettenti si sono dimostrate essere le biomasse, grazie alla loro sostenibilità nell’approvvigionamento, poiché sono rappresentate nella maggior parte dei casi da scarti, e alla loro neutralità nell’aumento della CO2 in atmosfera, poiché restituiscono a fine trattamento ciò che era stato assorbito tramite fotosintesi durante il ciclo vita. Le biomasse possono essere trattate seguendo differenti modalità, tra cui quelle termochimiche, le quali includono gassificazione, pirolisi, combustione e liquefazione idrotermale. È proprio riguardo a quest’ultima che tale tesi fa riferimento, considerandola estremamente interessante, poiché sfrutta le peculiari proprietà dell’acqua nelle condizioni intorno al suo punto critico (374 °C, 22.064 MPa), capaci di aumentare l’affinità dell’acqua con le molecole organiche solitamente insolubili, aumentandone la diffusività nel mezzo acquoso. L’interesse verso la liquefazione idrotermale ad alta temperatura (HTL) è inoltre mantenuto vivo anche dal punto di vista chimico, poiché durante il processo si manifestano una ampia serie di reazioni di degradazione e condensazione, le quali comportano uno stravolgimento della natura chimica della biomassa in ingresso al trattamento. Fenoli, furani, acidi organici, piridine, pirazine sono alcuni dei numerosi composti che vengono rilevati nei prodotti in fase oleosa e acquosa del processo di liquefazione idrotermale. L’individuazione di possibili meccanismi di reazione e la distribuzione dei prodotti di reazione a partire de composti modello quali glucosio e glicina sono gli obiettivi posti nella stesura del seguente lavoro di tesi, entrambi riferiti ad una fase iniziale di un lavoro di ricerca più ampio, volto alla completa comprensione di ciò che chimicamente accade nella reazione di HTL reale, cioè alimentata con una materia prima analiticamente estremamente complessa qual è la biomassa.