Ogni anno vengono prodotti più di quattro miliardi di tonnellate di greggio, ed elettricità dal vento, gli impianti solari e idroelettrici non possono sostituire completamente le fonti di energia fossile. Nella migliore delle ipotesi, le rinnovabili potrebbero coprire l'energia necessaria per alimentare tutte le auto elettriche e per generare idrogeno per i veicoli a celle a combustibile. Anche allora, la benzina sarebbe ancora necessaria per alimentare i motori a combustione, che funzionerà nei decenni a venire. L'unico modo sostenibile per mantenerci mobili è sostituire questa benzina con combustibili alternativi.

Scienziati del Fraunhofer Institute for Microengineering and Microsystems IMM, lavorando insieme a dodici gruppi di ricerca di sette paesi nel progetto UE BIOGO, hanno sviluppato una tecnica per produrre proprio un biocarburante ecologico. Gli ingredienti del nuovo combustibile provengono dalle foreste:"I rifiuti di legno e la corteccia degli alberi sono disponibili in grandi quantità in tutta Europa ma, fino ad ora, sono stati tutti ignorati come risorsa. Questo li rende una materia prima ideale, poiché non hanno bisogno di essere coltivati ​​in modo speciale e quindi non competeranno con la produzione alimentare, " spiega il prof. Gunther Kolb del Fraunhofer IMM, che ha coordinato il progetto UE. Cosa c'è di più, l'utilizzo di scarti di legno è climaticamente neutro, poiché convertendolo in combustibile per la combustione rilascia solo anidride carbonica che gli alberi precedentemente estratti dall'atmosfera man mano che crescevano. In altre parole, non vengono rilasciati ulteriori gas serra nell'atmosfera. Oltre a ciò, il combustibile può essere generato dai rifiuti di legno ovunque crescano gli alberi. A differenza del petrolio, non ha bisogno di essere trasportato prima dalla sorgente alle raffinerie e poi alle stazioni di rifornimento. "Una componente importante del concetto BIOGO è la produzione decentralizzata, " dice Kolb. "Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo sviluppato unità produttive mobili che possono essere alloggiate in container e installate dove servono."

Unità di produzione mobili

Un nuovo prototipo di impianto di biocarburanti si trova nel cortile dietro l'Istituto Fraunhofer. I prodotti di scarto dell'industria del legno vengono trasformati nel contenitore bianco in benzina di alta qualità.

"L'obiettivo del progetto BIOGO era sviluppare un impianto che potesse stare in un container da 40 piedi con dimensioni standard di 12 x 3 x 3 metri, e che potrebbe ospitare tutte le fasi procedurali e di elaborazione, " così Kolb spiega il risultato di quattro anni di intensa ricerca e sviluppo. "Allo stesso tempo, dovevamo rendere il processo di produzione il più rispettoso dell'ambiente ed efficiente in termini di risorse possibile.

In una prima fase del processo, sviluppato dalla società italiana Spike Renewables, gli scarti di legno vengono riscaldati per formare un buio, olio di pirolisi viscoso. Questo può essere ulteriormente elaborato nell'impianto mobile. Le camere di reazione a questo scopo, chiamati microreattori, sono stati sviluppati dai ricercatori dell'Istituto Fraunhofer di Magonza. Il primo reattore converte l'olio di pirolisi in gas di sintesi aggiungendo calore, aria, e vapore. Questo gas viene utilizzato per produrre metanolo nella seconda fase. Estrarre l'ossigeno da questo, risultati in benzina sintetica. "La sfida era ottimizzare il processo in modo da ottenere un carburante chimicamente indistinguibile dalla benzina standard, "dice Kolb.

I nanocatalizzatori risparmiano risorse

I catalizzatori sono necessari per accelerare le reazioni chimiche. Fino ad ora, erano necessarie grandi quantità di metalli preziosi ed elementi delle terre rare per produrre tali catalizzatori. Nel progetto BIOGO, gli scienziati di Teer Coatings hanno sviluppato un metodo per applicare alle superfici piccoli gruppi di sostanze cataliticamente attive. Questo produce nanocatalizzatori ad alte prestazioni che conservano le risorse.

Il passo finale necessario per sviluppare l'impianto di produzione mobile è stato quello di integrare l'intera tecnologia in un contenitore in grado di soddisfare tutti i requisiti di sicurezza e protezione antincendio. I ricercatori Fraunhofer insieme a Microinnova, un partner austriaco del progetto, ha fornito le competenze ingegneristiche per gli impianti. La tecnologia dei contenitori EcoTrainer@ è stata sviluppata dalla società Evonik. Il prototipo è stato progettato per ospitare reattori ancora più grandi. Negli anni a venire, i team BIOGO stanno pianificando di sviluppare ulteriormente l'impianto, con l'obiettivo di produrre fino a 1000 litri di eco-combustibile al giorno.

È probabile che la benzina scompaia dalle stazioni di servizio e venga venduta nei boschi insieme ai container? "Ciò dipenderà dalle circostanze politiche, " dice Kolb. "Finché il prezzo del petrolio rimane al suo livello attuale, la nuova tecnologia non sarà in grado di competere. La domanda chiave sarà se in Europa vogliamo davvero allontanarci dalle materie prime fossili e siamo pronti a esentare gli eco-combustibili dalla tassazione o a sovvenzionare la loro produzione".

Grazie a BIOGO, l'esperienza per produrre carburante sostenibile esiste. Poiché il combustibile a base di legno ha le stesse proprietà chimiche della benzina standard, la nuova materia prima può essere miscelata nella benzina o sostituirla gradualmente del tutto. Intanto, il team di ricerca di Mainz spera anche di utilizzare i contenitori decentralizzati e flessibili per altre applicazioni:industrie chimiche e petrolchimiche, Per esempio, hanno mostrato grande interesse per il concetto di mini-fabbrica. Le aziende chimiche potrebbero utilizzare i contenitori per rendere i loro processi più flessibili e reagire più rapidamente alle esigenze dei loro clienti.