Quando la biomassa in eccedenza agricola come paglia, fibre di liquame e lettiera profonda viene riscaldata a 5-600°C in un ambiente povero di ossigeno (pirolisi), si verificano due prodotti:biocarbone e gas di pirolisi. È necessaria una piccola quantità di energia per avviare la pirolisi. Altrimenti, questo è un circuito chiuso che non richiede alimentazione aggiuntiva. La tecnologia di pirolisi di DTU richiede solo il 5% dell'energia estratta per funzionare. Credito:Claus Lunau
Utilizzando la pirolisi, la paglia e il liquame possono essere riscaldati a temperature molto elevate e diventare biocarbone e gas. Il biocarbone può essere sparso sui campi ed essere immagazzinato per centinaia di anni come parte della CO2 della biomassa. Il gas può essere utilizzato per la produzione di elettricità e calore o essere trasformato in carburante per aerei.
Residui di paglia, fibre di liquame e lettiera profonda (il materiale su cui sta il bestiame nelle stalle e nelle stalle, ndr) possono essere inclusi come ingredienti importanti in una soluzione climatica agricola centrale. Lo ha sottolineato quando, in primavera, il Governo ha presentato il suo piano per il clima e l'agricoltura Conversione verde dell'agricoltura. Il fulcro tecnologico della soluzione è la pirolisi. La pirolisi riscalda la biomassa a temperature molto elevate in un ambiente povero di ossigeno, torrefacendo così il materiale. La produzione di biomassa torrefatta, chiamata anche biocarbone, è un modo semplice ed economico per catturare e immagazzinare CO2 , spiega Ulrik Birk Henriksen, ricercatore senior presso DTU Chemical Engineering.
"La cattura del carbonio si verifica quando le piante assorbono il carbonio dall'atmosfera durante la fotosintesi. Il primo passaggio nello stoccaggio del carbonio avviene quando i residui vegetali subiscono la pirolisi e vengono convertiti in biocarbone. La pirolisi lega fino al 50 percento del carbonio dell'originale biomassa nel biocarbone. La seconda fase dello stoccaggio è quando il biocarbone viene sparso sui terreni agricoli e, poiché il biocarbone viene scomposto molto lentamente, possiamo potenzialmente immagazzinare CO 2 atmosferica per diverse centinaia di anni", afferma Ulrik Birk Henriksen.
Aggiunge che i ricercatori dell'Università di Aarhus hanno dimostrato che il biocarbone è di ulteriore uso benefico nel suolo, poiché ha sia un effetto fertilizzante che migliora la struttura del suolo. Inoltre, la pirolisi scompone anche sostanze indesiderabili come microplastiche, ormoni, nonché residui di medicinali e pesticidi che sono finiti nella biomassa.
Fino alla metà del carbonio della biomassa viene "catturato" nel biocarbone, che può essere distribuito nei campi in cui il carbone ha proprietà di miglioramento del suolo. Il carbonio che la biomassa ha assorbito dall'atmosfera mediante la fotosintesi quando era in forma vegetale può essere immagazzinato nel suolo per centinaia di anni. Credito:Claus Lunau
Un percorso verso combustibili privi di fossili
Insieme al suo ex collega Jesper Ahrenfeldt, Ulrik Birk Henriksen ha lavorato per molti anni con la pirolisi alla DTU, e la collaborazione è stata ora spostata in SkyClean, dove Ahrenfeldt è attualmente impiegato. Stiesdal Fuel Technologies, guidata da Henrik Stiesdal, è dietro SkyClean e sta investendo nell'upscaling dell'impianto di pirolisi per accelerare lo sviluppo della tecnologia in grado di ridurre le emissioni di carbonio nel settore agricolo.
La visione per la tecnologia della pirolisi va oltre la cattura e lo stoccaggio del carbonio. Oltre al biocarbone, la pirolisi crea anche gas, che può essere utilizzato in diversi modi. L'applicazione più semplice è bruciare il gas per produrre elettricità e calore. Tuttavia, il gas di pirolisi può essere utilizzato anche per produrre metanolo. Inoltre, le sostanze di catrame possono essere separate dal gas di pirolisi ed essere trasformate in petrolio, che può quindi essere ulteriormente raffinato e utilizzato per la produzione di combustibili liquidi, ad esempio per gli aerei.
Il gas di pirolisi può essere utilizzato per produrre metanolo, oppure i catrami possono essere separati dal gas e trasformati in petrolio. L'olio può quindi essere ulteriormente raffinato ed essere utilizzato per produrre combustibili liquidi, ad esempio, per aeromobili. Ciò richiede idrogeno, che può essere prodotto utilizzando energia rinnovabile come l'energia eolica. Credito:Claus Lunau
"In questo modo possiamo sostituire i combustibili fossili mediante la pirolisi. Tuttavia, la soluzione è ancora lontana qualche anno, perché richiede ulteriori ricerche e sviluppo. Ma ci stiamo davvero lavorando", afferma Ulrik Birk Henriksen, che ritiene che questa parte della tecnologia possa essere operativa entro il 2030.
Il ricercatore rimane imperturbabile quando viene menzionata la critica secondo cui non esiste una biomassa sufficiente affinché la pirolisi diventi un metodo significativo per ridurre il contenuto di carbonio nell'atmosfera.
Il gas di pirolisi può anche essere bruciato per produrre calore ed elettricità. Credito:Claus Lunau
"Ci sono un sacco di eccedenze di biomassa nel settore agricolo danese. Abbiamo fatto dei calcoli su questo. Tuttavia, è vero che la biomassa è una risorsa scarsa, quindi deve essere utilizzata in modo appropriato, e crediamo che sia così. Perché —con la pirolisi—possiamo rimuovere e immagazzinare efficacemente CO2 dall'atmosfera in un modo molto economico", afferma Ulrik Birk Henriksen.
La proposta del Governo per una riconversione verde del settore agricolo prevede un totale di CO2 riduzione nel settore agricolo di 7,1 milioni di tonnellate di CO2 equivalenti entro il 2030. La tecnologia della pirolisi rappresenta il contributo maggiore in questo processo, poiché, secondo i calcoli del governo, la pirolisi garantisce alla Danimarca una riduzione totale di due milioni di tonnellate di CO2 equivalenti.
