Gli scienziati hanno sviluppato un metodo conveniente per l'estrazione di biocarburanti che potrebbe renderli valide alternative ai combustibili fossili nei trasporti.

biocarburanti, che sono costituiti da materia organica rinnovabile, hanno un grande potenziale come alternative verdi ai combustibili fossili nel settore dell'aviazione e dei trasporti. Però, sebbene siano stati precedentemente commercializzati per il trasporto e la produzione di energia, non sono attualmente utilizzati su larga scala a causa del loro prezzo elevato, che è quasi il doppio di quello dei combustibili petroliferi.

I biocarburanti sono più costosi della benzina e del diesel perché i processi di conversione tradizionali che estraggono il biobutanolo di qualità combustibile dalla fermentazione della biomassa sono ad alta intensità energetica e a basso rendimento.

Ora, il Livingston Group dell'Imperial College di Londra ha sviluppato una nuova soluzione a questo problema che potrebbe rivoluzionare il modo in cui vengono prodotti i biocarburanti, spianando la strada al loro uso diffuso nei trasporti e nell'aviazione.

In collaborazione con bp hanno sviluppato un sistema di estrazione a membrana che utilizza meno del 25% dell'energia dei processi attuali e produce dieci volte più biocarburante con una purezza superiore al 99,5%.

I risultati sono pubblicati in Scienze energetiche e ambientali .

L'autore principale, il professor Andrew Livingston del Dipartimento di ingegneria chimica dell'Imperial, ha dichiarato:"Poiché sono costosi, i biocarburanti sono solitamente combinati con benzina o diesel per farli "andare oltre". La nostra nuova tecnologia potrebbe aiutare a ridurre il costo dei biocarburanti in modo che alla fine sostituiscano i combustibili fossili nei trasporti e nell'aviazione, una situazione molto più felice per l'ambiente e su cui tutti stiamo lavorando".

Membrane ultrasottili

È probabile che i biocarburanti svolgano un ruolo centrale nella riduzione delle emissioni di carbonio e nell'attenuazione degli impatti dei cambiamenti climatici. Possono ridurre le emissioni nette di anidride carbonica e particolato fino all'80% e sono più sostenibili dei biodiesel a causa del tipo di biomassa utilizzata nella loro produzione.

I biocarburanti vengono prodotti dalla fermentazione della biomassa di scarto e dal recupero del combustibile dalla soluzione fermentata mediante un estrattore. Però, sia i biocarburanti che gli estratti sono tossici per i microrganismi necessari nella soluzione, quindi può inibire la produzione e aumentare il consumo di energia.

Nei loro laboratori all'Imperial, i ricercatori hanno studiato le prestazioni di diverse membrane composite a film sottile e si sono installate su una che può bloccare il trasporto di estraente e acqua, permettendo solo al biocarburante di viaggiare attraverso. Hanno scoperto che questo proteggeva i microrganismi e consentiva una produzione continua, con conseguente aumento di dieci volte della produttività rispetto alle tecniche convenzionali.

Hanno testato la membrana con tre diversi solventi estraenti per mettere a punto ulteriormente le migliori condizioni operative. Hanno scoperto che l'estrattore 2-etil-1-esanolo ha mostrato un tasso di recupero cinque volte più veloce, che ha ridotto il consumo energetico del processo a meno di un quarto dei sistemi di recupero convenzionali.

Co-autore Dr. Ji Hoon Kim, anche del Dipartimento di Ingegneria Chimica, disse, "Combinando la nostra membrana ultrasottile con un liquido di estrazione altamente efficiente possiamo ridurre significativamente i costi di produzione dei biocarburanti, che è un passo importante per abbassare il loro prezzo complessivo."

Alternativa sostenibile

Oltre ad essere più pulito per l'ambiente, i biocarburanti sono in grado di superare i problemi di capacità e accumulo di energia associati ad altre tecnologie rinnovabili come le batterie, che finora hanno impedito loro di essere adattati con successo per l'uso nell'aviazione e nel trasporto a lunga distanza.

Un altro vantaggio dei biocarburanti a basso contenuto di etanolo è che la maggior parte dei motori a combustione convenzionali è già attrezzata per utilizzare questo tipo di carburante. Però, la sfida resta renderli finanziariamente appetibili per le imprese da adottare su larga scala.

Prossimi passi

Il Livingston Group ora mira a completare uno studio pilota o su larga scala del proprio lavoro per convalidare ulteriormente i risultati, e di affinare ulteriormente il loro processo effettuando la modulazione di membrana e operando il recupero continuo con microrganismi immobilizzati.