Effetti della componente inorganica sulla liquefazione idrotermale di biomassa = Effects of the inorganic fraction on the hydrothermal liquefaction of biomass

L'utilizzo di biomassa di seconda generazione per la produzione di molecole ad alto valore aggiunto e biocarburanti sta assumendo negli ultimi anni una rilevanza sempre maggiore grazie alla potenziale riduzione delle emissioni associata ai modelli circolari di bioraffineria in cui questi rientrano. Nel caso di utilizzo di biomasse di scarto, in particolare, i vantaggi economici e ambientali sono legati alla possibilità di evitare emissioni, costi energetici e danni ambientali associati alle operazioni di smaltimento producendo al contempo prodotti utilizzabili. Di particolare importanza in questo contesto risultano la caratterizzazione delle alimentazioni utilizzate, di natura spesso intrinsecamente eterogenea, e lo studio degli effetti delle specie in esse contenute sulle rese e sulla qualità della produzione. Alla luce di tutto questo, oggetto del presente studio sono stati gli effetti delle specie inorganiche ordinariamente contenute negli scarti alimentari durante la reazione di liquefazione idrotermale (HTL). Per fare ciò si è utilizzata una miscela sintetica di olio vegetale, cellulosa, albumina, con distribuzione simulante quella tipica di uno scarto alimentare, e una soluzione acquosa di singoli composti inorganici tipicamente presenti nelle ceneri. Le reazioni sono state condotte attraverso l’intera campagna sperimentale nelle stesse condizioni subcritiche (350°C, 165 bar, 30 min) e con una carica di biomassa secca di 20% wt. Uno spettro ampio di inorganici è stato testato, nello specifico ossidi, carbonati, solfati, idrogenofosfati e cloruri, aventi sodio, potassio, calcio e magnesio come cationi. L’interesse è stato rivolto in particolare verso le rese nei diversi prodotti (bio-greggio, solido residuo, gas, e residuo acquoso) e le loro proprietà (composizione elementare, molecolare). I risultati ottenuti hanno mostrato una particolare sensibilità delle rese e della composizione delle frazioni prodotte sia rispetto al pH che rispetto alle specie cationiche presenti. In particolare, si è osservato un aumento delle rese in bio-greggio all’aumentare del pH della soluzione acquosa alimentata ed una contestuale diminuzione, paragonabile in entità, del solido prodotto. Sono state inoltre riscontrate, in corrispondenza di queste variazioni di resa globale, variazioni con andamento analogo nella resa in carbonio. Un maggiore arricchimento della fase acquosa in azoto è stato rilevato per valori più bassi di pH. È stata inoltre osservata una migliore performance generale, in termini di promozione della produzione di bio-greggio, da parte dei composti dei cationi potassio e sodio, in corrispondenza dei quali si sono trovate le rese maggiori ai valori maggiori di pH. Nello specifico, nel caso dell’ossido di potassio, è stato registrato un incremento relativo nella produzione di bio-greggio del +50% rispetto alle prove condotte senza additivi inorganici.