Studio dei percorsi reattivi nella liquefazione idrotermale di biomasse = Study of reactive pathways in hydrothermal liquefaction of biomass

Oggigiorno i problemi ambientali legati all’utilizzo dei combustibili fossili come fonte di sostentamento energetico, in particolar modo il surriscaldamento globale, rappresentano un serio rischio per la futura sopravvivenza degli esseri viventi sul pianeta. Il loro impiego non permette di rispettare i principi della sostenibilità. Per contrastare i problemi derivanti dallo sfruttamento delle fonti fossili, l’impiego delle risorse rinnovabili risulta essere la soluzione più vantaggiosa e sostenibile. In particolare, tra le fonti energetiche rinnovabili, le biomasse sono quelle più disponibili in natura e ad impatto nullo sul bilancio atmosferico della CO2. Fra i processi di conversione energetica della biomassa, la liquefazione idrotermale (HTL) è quello più interessante poiché permette di sfruttarne il contenuto di umidità evitando la spesa energetica correlata ai processi di essiccamento. Essa consiste nel sottoporre la biomassa, dopo trattamenti per ridurne la pezzatura, a severe condizioni di temperatura e pressione. In queste condizioni operative, si ha la rottura delle macromolecole costituenti la struttura della biomassa, che ricombinandosi formano composti che danno origine ad una fase oleosa, detta bio-olio. Inoltre, sfruttando come solvente acqua in condizioni subcritiche e temperature di circa 300-350 °C, è possibile ottenere bio-olio a più basso tenore di umidità e ossigeno rispetto all’olio derivante da pirolisi, e quindi di maggior qualità come potenziale combustibile. In questo lavoro di tesi si è condotta l’HTL a diverse condizioni di temperatura utilizzando una miscela di composti modello, ossia glucosio, glicina ed acido oleico, per simulare la complessa ed eterogenea struttura della biomassa. In aggiunta, è stata variata la composizione della miscela reattiva per valutare l’interazione dei composti modello e la loro influenza in termini di resa e composizione delle varie fasi. Le prove sono state condotte in un reattore batch, con un tempo di reazione pari a un’ora. Le fasi ottenute dalle prove alle diverse condizioni operative sono state campionate e sottoposte ad analisi cromatografiche per rilevare i composti che le costituiscono. Per valutare le interazioni fra le fasi, quest’ultime sono state impiegate come reagenti per l’HTL. I risultati delle reazioni hanno permesso di scoprire gli effetti di sinergia e antagonismo che vi sono tra i composti modello e tra le fasi, in modo tale da comprendere, più dettagliatamente, i tortuosi meccanismi di reazione che caratterizzano la liquefazione idrotermale e l’origine delle fasi stesse. Tra i risultati ottenuti, è stata mostrata la forte interazione fra glucosio e glicina. In particolare, si è visto come la presenza della glicina nella miscela reattiva modifica in maniera significativa i meccanismi di degradazione del glucosio.