Scienziati in Cina hanno sviluppato un processo per convertire i rifiuti vegetali provenienti dall'agricoltura e dalla raccolta del legname in carburante per aerei ad alta densità. La loro ricerca, pubblicato il 21 marzo sulla rivista Joule , può aiutare a ridurre le emissioni di CO2 di aeroplani e razzi.

Cellulosa, il componente principale del biocarburante, è economico, rinnovabile, e polimero molto abbondante che forma le pareti cellulari delle piante. Mentre gli alcani a catena (come l'ottano ramificato, dodecano, ed esadecano) sono stati precedentemente derivati ​​dalla cellulosa per l'uso nel carburante per aerei, i ricercatori ritengono che questo sia il primo studio a produrre composti policicloalcani più complessi che possono essere utilizzati come carburante per aerei ad alta densità.

Ning Li, ricercatore presso il Dalian Institute of Chemical Physics e autore dello studio, ritiene che questo nuovo biocarburante potrebbe essere determinante per aiutare l'aviazione a "diventare verde".

"Il nostro biocarburante è importante per mitigare le emissioni di CO2 perché è derivato dalla biomassa e ha una densità (o valori di calore volumetrico) maggiore rispetto ai combustibili per aviazione convenzionali, " dice Li. "Come sappiamo, l'utilizzo di carburante per aerei ad alta densità può aumentare significativamente l'autonomia e il carico utile degli aeromobili senza modificare il volume di olio nel serbatoio".

Per produrre questo biocarburante, Li e il suo team hanno scoperto che la cellulosa può essere selettivamente convertita in 2, 5-esandione utilizzando la reazione chimica idrogenolisi. Hanno quindi sviluppato un metodo per separare il composto 2, 5-esandione convertendo il 5-metilfurfurale nel prodotto di idrogenolisi a 2, 5-esandione, mantenendo 2, 5-esandione nel prodotto invariato. Ciò ha comportato una resa di carbonio isolato del 71%, un aumento del 5% rispetto alla resa del prodotto nel loro lavoro iniziale. Finalmente, hanno fatto reagire l'idrogeno con il 2, 5-esandione da cellulosa di erba di grano per ottenere il prodotto finale:una miscela di policicloalcani C12 e C18 con un basso punto di congelamento e una densità di circa il 10% superiore a quella dei carburanti convenzionali. Gran parte della magia del biocarburante risiede in questa alta densità:può essere utilizzato come carburante sostitutivo all'ingrosso o come additivo per migliorare l'efficienza di altri carburanti per aerei.

"Gli aerei che utilizzano questo carburante possono volare più lontano e trasportare più di quelli che utilizzano carburante per jet convenzionale, che può diminuire il numero di voli e diminuire le emissioni di CO2 durante il decollo (o il lancio) e l'atterraggio, "dice Li.

Sebbene i ricercatori abbiano prodotto il biocarburante su scala di laboratorio in questo studio, Li e il suo team credono che il processo e' economico, abbondante materia prima di cellulosa, meno passaggi di produzione, e minori costi e consumi energetici significano che sarà presto pronto per l'uso commerciale. Prevedono anche che produrrà maggiori profitti rispetto alla produzione di carburante per aerei convenzionale perché richiede costi inferiori per produrre un carburante a densità più elevata. Il problema più grande che frena il processo è l'uso del diclorometano per scomporre la cellulosa in 2, 5-esandione; il composto è tradizionalmente utilizzato come solvente negli sverniciatori ed è considerato pericoloso per l'ambiente e la salute.

"Nel futuro, continueremo ad esplorare il solvente organico ecologico e rinnovabile che può sostituire il diclorometano utilizzato nell'idrogenolisi della cellulosa a 2, 5-esandione, " dice Li. "Allo stesso tempo, studieremo l'applicazione di 2, 5-esandione nella sintesi di altri combustibili e sostanze chimiche a valore aggiunto."