La visione dell'industria della cellulosa e della carta è quella di ridurre significativamente le emissioni di anidride carbonica migliorando l'efficienza energetica e delle risorse. Quindi, un'iniziativa europea ha sviluppato una tecnologia innovativa per una produzione di pasta di legno più ecologica.

Attualmente, la produzione di pasta di legno per isolare le fibre di cellulosa per la produzione di carta utilizza tecnologie ad alta intensità energetica sviluppate più di un secolo fa che richiedono prodotti chimici fossili. C'è un consenso generale verso processi più verdi che richiedono meno energia, sono più sostenibili ma allo stesso tempo mantengono l'efficienza della produzione di pasta di alta qualità. L'industria della pasta e della carta può dare un contributo importante a un mondo efficiente sotto il profilo delle risorse, sostenere gli sforzi globali verso una bioeconomia a basse emissioni di carbonio.

I partner del progetto PROVIDES, finanziato dall'UE, hanno sviluppato una tecnologia innovativa per le materie prime lignocellulosiche a base di legno e agro. "Il nostro obiettivo era ottenere il 40% di riduzione di energia e l'80% di CO ₂ riduzione delle emissioni nell'industria della cellulosa e della carta, ″ spiega la coordinatrice del progetto Annita Westenbroek.

Solventi DES

La tecnologia PROVIDES si basa su solventi eutettici profondi (DES), una nuova classe di solventi naturali. I singoli componenti del DES hanno naturalmente alti punti di fusione superiori a 100°C ma per miscelazione formano liquidi a bassa volatilità a temperatura ambiente.

Scoperto 15 anni fa, I DES sono già stati applicati in applicazioni elettrochimiche. "Solo cinque anni fa si è scoperto che alcuni DES naturali mostrano una solubilità della lignina molto elevata, indicando che potrebbero essere usati come nuovi solventi per spappolamento. Nel nostro progetto abbiamo utilizzato DES operanti a bassa temperatura e pressione atmosferica per isolare la lignina dal legno, in modo da ottenere fibre di cellulosa pura di alta qualità per la fabbricazione della carta, ″ continua Westenbroek.

Il progetto PROVIDES ha sviluppato più di cento DES. Alcuni di loro hanno dimostrato la capacità unica di dissolvere e quindi frazionare leggermente il legno. Le fibre di cellulosa generate erano diritte e ben sagomate, dando origine a carte con buon legame interno e resistenza alla trazione. I flussi laterali di lignina ed emicellulosa possono essere inoltrati per un'ulteriore valorizzazione.

Un altro risultato significativo del progetto è stato lo sviluppo dei primi DES idrofobici che hanno migliorato significativamente l'isolamento dei componenti dalla polpa acquosa.

Oltre una tecnologia più verde

"I DES sono basati sulla natura, rinnovabile, solventi biodegradabili ed economici che non sono mai stati utilizzati nell'industria della pasta di legno e della carta o per qualsiasi altro frazionamento della biomassa prima, ″ dice Westenbroek. indubbiamente, la scoperta del DES ha il potenziale per rivoluzionare il processo di spappolamento, aprendo la strada alla produzione di pasta con il minimo di energia, emissioni e residui. È importante sottolineare che l'implementazione di questa tecnologia radicale nell'industria della carta dovrebbe aumentare la sostenibilità attraverso energia, efficienza in termini di costi e risorse.

Per di più, Il DES potrebbe anche essere utilizzato per recuperare la cellulosa dai rifiuti e sciogliere inchiostri e contaminanti nella carta per il riciclaggio. Però, ci sono molte lacune tecnologiche che devono essere colmate, per portare questa tecnologia di laboratorio verso la fase successiva.

Le attività in corso del consorzio PROVIDES mirano a ottimizzare il processo di delignificazione e migliorare il recupero e il riutilizzo del DES.

Attualmente, i ricercatori si stanno preparando per uno studio in fase pilota per testare il DES su una scala più ampia e convalidare gli effetti ambientali ei benefici climatici. L'impatto ambientale dei risultati di PROVIDES si estende oltre l'industria della carta, poiché la lignina pura può sostituire gli aromatici di origine fossile nel settore chimico.

Globale, l'approccio PROVIDES mira a superare i tradizionali processi di spappolamento producendo prodotti di altissima qualità al minor consumo energetico e costo. L'ultimo goal, Westenbroek conclude, è quello di "implementare commercialmente l'innovazione tecnologica DES entro il 2030 per sostenere gli obiettivi climatici dell'industria della cellulosa e della carta".