Che il biodiesel rappresenti un’alternativa più green del diesel di origine petrolifera è un dato noto. Ma sappiamo anche che durante la produzione si generano emissioni di CO2 ed acque reflue nocive che richiedono diversi passaggi per diventare sostenibili. Dall’Università del Michigan arriva oggi uno studio sulla cattura della CO2 durante il trattamento degli scarti del biodiesel e la creazione di sottoprodotti utili.
Come avviene la produzione di biodiesel
Per capire la portata della soluzione è necessario fare qualche passo indietro. La produzione di biodiesel richiede la reazione tra i grassi di scarto o gli oli vegetali vergini (la materia prima) e un alcol, in presenza di catalizzatore, per ottenere glicerolo ed esteri di acidi grassi. Quest’ultimi costituiscono il biodiesel e vengono purificati per rimuovere residui di catalizzatoree alcol. Il glicerolo finisce nelle acque reflue come sottoprodotto, che se non trattato, può inquinare l’acqua. Una delle conseguenze è la riduzione dei livelli di ossigeno che soffoca pesci e altri organismi.
Per ridurre questi rifiuti inquinanti, si possono usare catalizzatori per trasformare il glicerolo in composti utili, ma questi catalizzatori devono essere molto stabili; fino ad oggi pochi studi hanno analizzato come si degradano quando vengono utilizzati in ambienti con molti rifiuti. In questo studio, i ricercatori hanno esaminato il comportamento del nichel , materiale utilizzato come catalizzatore, durante la reazione di ossidazione del glicerolo (GOR) in acque reflue di biodiesel.
Biodiesel? Un’opportunità da sfruttare
Ora gli sforzi mirano a recuperare materiali preziosi dalle acque reflue, contribuendo a compensare i costi di produzione del biodiesel, che è in crescita. “Sviluppando elettrocatalizzatori più stabili, possiamo iniziare a sfruttare l’energia rinnovabile per recuperare in modo più efficiente il valore delle risorse di scarto”, ha dichiarato Joshua Jack, autore dello studio pubblicato su Environmental Science & Technology.
Ad oggi una delle tecniche in fase di sviluppo, utilizza l’elettricità per convertire la CO2 dai gas di scarico del biodiesel in prodotti a valore aggiunto, ma questo processo usa acqua ad alta purezza e costosi catalizzatori di metalli preziosi, mentre i ricercatori si sono orientati verso un’alternativa più economica ed efficiente dal punto di vista energetico.
La tecnica di conversione dello studio
Per migliorare il processo, come dicevamo all’inizio, i ricercatori si sono concentrati sulla stabilità di un catalizzatore al nichel per 24 ore di funzionamento. Questo metodo sfrutta il bassissimo potenziale redox del glicerolo, riducendo la richiesta di energia tra il 23% e il 53% a seconda del catalizzatore; il basso potenziale redox del glicerolo lo rende una molecola stabile, utile in processi biochimici ed energetici che richiedono un donatore di elettroni con bassa tendenza all’ossidazione.
Il team di ricerca ha sviluppato un liquido di scarico artificiale di biodiesel, che contiene sostanze come glicerolo, metanolo e sapone, che si trovano nei rifiuti del biodiesel.
In seguito, hanno usato una cella speciale dove applicavano una corrente elettrica per testare il catalizzatore. All’interno della cella c’erano due elettrodi: uno di nichel (positivo) e uno di platino (negativo). La corrente elettrica passava attraverso l’acqua di scarico per vedere come il catalizzatore al nichel reagisse durante il processo.
I risultati dell’esperimento
I risultati hanno mostrato che, dopo 24 ore di test, il catalizzatore di nichel ha perso molto della sua efficacia. La corrente elettrica si è ridotta del 99,7% a causa di piccole particelle che bloccavano l’elettrodo di nichel, per cui per mantenere l’efficienza del catalizzatore nel tempo, sarà necessario pulirlo e manutenerlo regolarmente, prima che possa essere utilizzato in un ambiente reale.
“I risultati sperimentali possono essere utilizzati per migliorare la progettazione e il funzionamento dei catalizzatori in diversi processi ambientali”, ha dichiarato uno dei ricercatori, evidenziando che: “lo studio è uno dei primi passi verso la costruzione di elettrocatalizzatori più robusti che possano operare in modo efficiente nelle acque reflue”.