I composti sintetici sempre più utilizzati nei prodotti di uso quotidiano come shampoo e olio motore stanno trovando la loro strada nelle discariche e sovraccaricando il biogas prodotto da quelle discariche, hanno scoperto i ricercatori dell'Università del Michigan.

Mentre è un problema oggi, i ricercatori dicono che potrebbe essere un'opportunità per ottenere più energia dal gas di discarica.

I composti, chiamati "silossani, " sono efficienti nel condurre il calore e nell'interagire con l'acqua, e come tale la loro popolarità è aumentata in una varietà di prodotti di consumo. Ciò significa che sempre più silossani sono diretti alla tua discarica locale.

Il biogas si riferisce ai gas combustibili che vengono sintetizzati da diverse materie prime biologiche o organiche come il gas di discarica e gli impianti di trattamento delle acque reflue. Negli ultimi anni, è diventato chiaro che i silossani hanno danneggiato le apparecchiature per la generazione di energia alimentate con gas di discarica. Ma i ricercatori affermano che i silossani potrebbero effettivamente essere sfruttati per produrre più energia.

Il team di UM ha condotto la prima analisi chimica di come i silossani influenzano il biogas. I ricercatori hanno scoperto che i silossani aumentano la reattività del biogas, portando ad un'accensione più rapida nei motori e al rilascio di più energia. Ma quei motori, in genere turbine a gas generatori di energia e motori a pistoni alternativi, possono essere danneggiati dai silossani nel biogas.

"I silossani sono altamente infiammabili, " disse Margaret Wooldridge, l'Arthur F. Thurnau Professor of Mechanical Engineering e direttore del Dow Sustainability Fellows Program presso la U-M. "Cambiano la chimica del biogas come un matto. La roba è come carburante per missili, letteralmente—pazzo-reattivo."

I silossani sostanzialmente modificano la "velocità di fiamma" del biogas, " che è una misura della velocità con cui un carburante brucia e aziona una turbina o un pistone.

Il biogas è composto principalmente da metano. Il gas metano si trova in natura ma viene prodotto anche quando il materiale organico si decompone nelle discariche, insieme all'idrogeno, monossido di carbonio, e altri idrocarburi. Il metano è il principale componente del gas naturale e del biogas, rendendo sia preziose fonti di carburante che di energia che sono più pulite del carbone.

Nell'atmosfera, però, il metano è particolarmente efficace nell'intrappolare il calore, aggiungendo al nostro problema di riscaldamento globale. In particolare, il metano è un gas serra 30 volte più efficace della CO2. E secondo l'EPA, le discariche di rifiuti solidi urbani rappresentano ogni anno il 14% di tutte le emissioni di metano legate all'uomo negli Stati Uniti, la terza fonte più grande dietro l'industria del gas e del petrolio e l'agricoltura.

Quella proprietà ha stimolato gli sforzi per catturare il metano dalle discariche e usarlo come combustibile, invece di lasciarlo sfuggire incontrollato.

Misurare l'"accendibilità"

In questo studio, I ricercatori dell'UM hanno testato separatamente miscele di idrogeno e monossido di carbonio contenenti due silossani - trimetilsilanolo (TMSO) ed esametildisilossano (HMDSO) - contro miscele di idrogeno e monossido di carbonio senza silossani.

Nello specifico, i ricercatori hanno cronometrato il tempo impiegato da ciascuna miscela per accendersi. I combustibili che hanno un ritardo di accensione più breve sono considerati più infiammabili o reattivi e l'idrogeno è uno dei combustibili più reattivi che utilizziamo.

L'idrogeno e il monossido di carbonio con TMSO hanno prodotto tempi di ritardo di accensione del 37% più rapidi rispetto al caso di riferimento. E il metano infuso con HMDSO ha prodotto tempi di ritardo del 50% più veloci.

I risultati della ricerca di U-M sono pubblicati nell'ultima edizione di Combustione e Fiamma . I ricercatori sperano che il loro lavoro faccia luce su come i silossani alterano le prestazioni del motore quando vengono utilizzati come carburante.

"Le concentrazioni di tracce di silossani sono state un problema noto nelle applicazioni di biogas, portando alla formazione di depositi di silice abrasiva sui componenti del motore, "ha detto Rachel Schwind, uno studente di dottorato e co-autore di studio. "Per questa ragione, la maggior parte delle ricerche precedenti in questo settore si è concentrata su come rimuoverli dal gas catturato".

Sfruttare i silossani, piuttosto che rimuoverli

Insieme al problema dei silossani, c'è anche il potenziale. Wooldridge ha affermato che i silossani potrebbero essere la chiave per ottenere una maggiore produzione di energia dal biogas.

"Ci piacerebbe poterli sfruttare come fonte di energia, " lei disse.

L'analisi della chimica della combustione è un passo in quella direzione.

"Ciò potenzialmente annullerebbe la necessità di lavaggio o rimozione durante il trattamento del biogas e ridurrebbe i costi, " ha detto Schwind. "Se possiamo ridurre quei costi, avvicina il biogas all'essere un combustibile veramente carbon neutral. E se possiamo rendere il gas di discarica un'opzione economicamente più attraente, gli operatori delle discariche avranno maggiori incentivi a catturare e utilizzare questo gas serra dannoso".