Aqueous phase reforming delle frazioni acquose prodotte da carbonizzazione idrotermale di microalghe = Aqueous phase reforming of the aqueous fractions produced by the hydrothermal carbonization of microalgae

Le microalghe, in quanto biomasse rinnovabili, costituiscono una risorsa interessante per la produzione di energia e combustibili in modo sostenibile, grazie al loro rapido tasso di crescita e alla capacità di catturare CO2. Inoltre, le microalghe non competono con le colture alimentari, rendendole una soluzione vantaggiosa rispetto ad altre fonti di biomassa. Tra i processi termochimici che possono essere utilizzati per valorizzare queste biomasse, la carbonizzazione idrotermale (HTC) emerge come una tecnologia promettente. Questo processo consente di ottenere tre frazioni principali: una fase solida ricca in carbonio, nota come hydrochar, una fase gassosa composta prevalentemente da CO2, e una frazione liquida acquosa, che contiene una varietà di composti organici ad alto valore. Il seguente studio esplora l’uso del processo di aqueous phase reforming (APR) per la valorizzazione della frazione liquida ottenuta tramite hydrothermal carbonization (HTC) di biomasse algali. Viene posta particolare attenzione sulla caratterizzazione della fase acquosa prodotta da HTC (HTC-AP), cercando di identificarne la composizione chimica tramite analisi GC-MS, HPLC, TOC, ICP-MS esplorando come questa sia strettamente collegata alle condizioni di reazione di HTC e dal tipo di biomassa reagente. Sono stati eseguiti test con miscele sintetiche, realizzate con composti modello, con lo scopo di studiare il comportamento delle acque prodotte da HTC. Successivamente sono state effettuate diverse prove per ottimizzare le prestazioni di APR, con lo scopo di ridurre la formazione di prodotti di reazione solidi indesiderati e massimizzare la resa di idrogeno e composti ad alto valore energetico. I test catalitici sono stati principalmente condotti a 270°C per 60 minuti utilizzando 200 mg di 5% Ru/Al2O3. A seguito di ogni test sono state eseguite analisi sulle diverse fasi prodotte, ovvero gassosa, liquida e solida. Una prima parte della ricerca si è focalizzata sullo studio dell’influenza del grado di diluizione del HTC-AP, effettuando APR con 5% Ru/Al2O3, utilizzando acque reagenti diluite con un rapporto pari a 1:3, 1:9, 1:18 (v/v); sono stati effettuati ulteriori approfondimenti sull’influenza della diluizione della soluzione reagente, studiando la disattivazione del catalizzatore raccolto post reazione, testandolo con 1% wt di acido glicolico. Ulteriori prove sono state eseguite modificando condizioni operative quali, tempo di permanenza all’interno del reattore e quantitativo del catalizzatore utilizzato. In seguito, sono stati condotti studi volti a migliorare l’efficienza della reazione di APR attraverso l’aggiunta di acido formico. A tale scopo sono stati svolti esperimenti sia catalitici che non, variando la quantità di acido formico introdotta nelle acque provenienti dal processo di HTC, con un rapporto di diluizione pari 1:3.