Una collaborazione di ricerca internazionale ha compiuto un passo importante verso la produzione commercialmente valida di biobutanolo, un alcol il cui forte potenziale come carburante per motori a benzina potrebbe spianare la strada ai combustibili fossili.

La svolta chiave è lo sviluppo di una nuova struttura metallica organica, o MOF, che può separare efficacemente il biobutanolo dal brodo di biomassa fermentata necessaria per la produzione del combustibile. I risultati sono stati pubblicati oggi nel Giornale della Società Chimica Americana .

I ricercatori stanno ora cercando di collaborare con l'industria per cercare di aumentare il metodo di separazione utilizzando la nuova struttura metallo-organica, dice il corrispondente dello studio, Kyriakos Stylianou dell'Oregon State University.

Se scala bene, potrebbe essere una pietra miliare importante sulla strada verso la non dipendenza dai combustibili fossili.

"I biocarburanti sono un'alternativa di carburante sostenibile e rinnovabile, e il biobutanolo è emerso di recente come un'opzione interessante rispetto al bioetanolo e al biodiesel, " disse Stylianou, un ricercatore di chimica nel College of Science dell'OSU. "Ma separarlo dal brodo di fermentazione è stato un ostacolo significativo sulla strada per una produzione economicamente competitiva".

butanolo, noto anche come alcol butilico, è più strettamente correlato alla benzina rispetto all'etanolo e può essere sintetizzato dal petrolio o ricavato dalla biomassa. Il bioetanolo, l'alcol etilico, è un comune additivo per biocarburanti, ma contiene molta meno energia per gallone rispetto alla benzina e può anche essere dannoso per i componenti del motore.

Il processo di creazione del biobutanolo è noto come fermentazione ABE:acetone-butanolo-etanolo. Produce un brodo acquoso che arriva al massimo a circa il 2% di butanolo in peso. Da qui la necessità di uno strumento di separazione che possa funzionare bene in ambiente acquoso e anche in presenza di solventi organici, in questo caso acetone, che è un ingrediente chiave in prodotti come il solvente per unghie e il diluente per vernici.

Stylianou e colleghi delle università svizzere, Cina, il Regno Unito e la Spagna hanno sintetizzato una nuova struttura metallo-organica, a base di ioni rame e ligandi carborano-carbossilato, noto come mCB-MOF-1. Il MOF può estrarre il butanolo dal brodo di fermentazione, tramite adsorbimento, con maggiore efficienza della distillazione o di qualsiasi altro metodo esistente.

Il MOF è stabile in solventi organici, nell'acqua calda, e in soluzioni acquose sia acide che basiche.

"I biocarburanti possono aumentare la sicurezza e l'approvvigionamento energetico e possono anche essere una parte importante di un piano energetico che effettivamente cattura e immagazzina carbonio, che sarebbe enorme per raggiungere gli obiettivi di lotta al cambiamento climatico, " ha detto Stylianou. "Il biobutanolo è migliore del bioetanolo per una serie di motivi, compreso che è denso di energia quasi quanto la benzina e si mescola bene con la benzina. E il biobutanolo può anche potenzialmente sostituire il butanolo sintetico come precursore essenziale per una serie di prodotti chimici industriali".