Conosciuto comunemente come il "mostro dei muffin, ” questo trituratore industriale personalizzato presso il Pacific Northwest National Laboratory viene utilizzato per triturare la biomassa, compreso lo spreco alimentare, per creare un liquame che può essere pompato in un reattore che lo converta in biocarburante ricco di energia che potrebbe essere utilizzato in miscele di combustibili che sostituiscono i combustibili fossili convenzionali. Credito:Andrea Starr | Laboratorio nazionale del Pacifico nord-occidentale
Quando mangiamo, i nostri corpi convertono il cibo in energia che alimenta le nostre vite. Ma cosa succede all'energia immagazzinata negli 80 miliardi di libbre di cibo buttato via ogni anno in America? Nell'ambito del progresso di soluzioni energetiche sostenibili, gli scienziati del Pacific Northwest National Laboratory del Department of Energy stanno convertendo i rifiuti alimentari in rifiuti puliti, carburante rinnovabile che potrebbe alimentare i nostri aerei, treni e automobili.
Per decenni, I ricercatori del PNNL hanno sostenuto gli obiettivi del DOE di produrre in modo conveniente combustibili derivati da piante o rifiuti animali piuttosto che dal petrolio. Hanno sviluppato tecnologie per produrre questi biocarburanti da materie prime, compresi i residui agricoli, sottoprodotti forestali, alghe, e persino fanghi di fogna e letame.
Nei loro sforzi recenti, i ricercatori hanno convertito con successo i rifiuti alimentari della Joint Base Lewis-McChord e del Coyote Ridge Corrections Center in un biocarburante ad alta densità energetica che potrebbe aiutare a sostituire i combustibili fossili di oggi. I primi risultati suggeriscono che lo spreco alimentare potrebbe fornire una tripletta di efficienza, vantaggi economici e ambientali.
Primo, dal punto di vista dell'efficienza, Il maggiore contenuto di grassi e il minore contenuto di minerali dei rifiuti alimentari consentono di produrre più galloni di biocarburante per tonnellata di rifiuti alimentari rispetto ad altre materie prime. Facilmente trasformato in un impasto liquido pompabile, lo spreco alimentare semplifica la produzione e riduce al minimo il costo della pre-elaborazione di cui hanno bisogno altre materie prime.
Secondo, potrebbe essere possibile ottenere rifiuti alimentari meno costosi di altre materie prime con maggiori spese di coltivazione e raccolta. È già generato in abbondanza, e le persone sono disposte a pagare per la sua eliminazione. L'utilizzo di rifiuti alimentari anziché coltivare colture come mais o soia per produrre biocarburanti impedisce inoltre che i terreni coltivabili vengano destinati al carburante anziché al cibo.
Terzo, trasformare questi rifiuti in carburante gli impedirebbe di andare in discarica, che è importante visti i recenti divieti specifici per gli sprechi alimentari. Quando i rifiuti si decompongono, genera metano, un potente gas serra rilasciato nell'ambiente se non catturato.
I ricercatori del PNNL stanno esplorando come trasformare in modo conveniente una poltiglia come questa in biocarburante. Come parte dei loro sforzi per aumentare la produzione e ottenere le efficienze necessarie per l'adozione su larga scala, hanno testato una varietà di potenziali materie prime tra cui il grano esaurito di un birrificio locale, mostrato qui, oltre a scarti di mensa e avanzi di cucina. Credito:Andrea Starr | Laboratorio nazionale del Pacifico nord-occidentale
Come è fatto
Gli scienziati del PNNL che perseguono questo vantaggio per tutti iniziano mescolando i rifiuti, spesso con l'aiuto di attrezzature personalizzate conosciute come il Muffin Monster che macina di tutto, dalle ossa e cartilagine ai semi, involucri e imballaggi. La poltiglia risultante viene riscaldata in modo che possa essere continuamente pompata in un reattore e convertita in combustibile.
I ricercatori stanno testando diversi tipi di rifiuti alimentari per vedere se possono ottenere risultati coerenti. Durante gli esperimenti, affrontano numerose sfide di ingegneria chimica e di processo man mano che si presentano. Mettono a punto il design dello scambio termico, risolvere i problemi di pompaggio e sviluppare tecniche di separazione continua.
I ricercatori cercano anche di espandere la base delle risorse di biomassa per ottenere l'efficienza necessaria per l'adozione su larga scala. Lavorare con i team di valutazione delle risorse, testano diverse miscele di materie prime con l'obiettivo di rappresentare accuratamente diverse fonti di rifiuti che potrebbero confluire negli hub locali.
Per esempio, stanno valutando le risorse disponibili entro un raggio di 50 miglia da Detroit, Mich., per determinare la miscela di rifiuti alimentari, fanghi di depurazione, e grassi, oli e grassi che potrebbero essere consolidati e utilizzati per produrre biocarburanti. L'inclusione dei rifiuti alimentari consentirebbe agli impianti di produzione di biocarburanti di essere fino a 10 volte più grandi nelle aree urbane, un progresso significativo verso gli obiettivi di riduzione dei costi e delle emissioni del DOE per i biocarburanti.
Oltre alle sfide ingegneristiche, PNNL sta affrontando considerazioni pratiche. Gli economisti stanno modellando varie combinazioni di materie prime e fattori di produzione per determinare in che modo i biocarburanti prodotti in serie potrebbero essere competitivi in termini di costi con i combustibili convenzionali a base di petrolio e compatibili con le infrastrutture di oggi.
Guardare avanti, i ricercatori stanno lavorando con un'azienda di smaltimento dei rifiuti che già raccoglie e separa cibo e altri rifiuti organici dalle case e dalle imprese in alcune città, creando lotti giornalieri di liquame. Gli scienziati studieranno la composizione di questi rifiuti e li utilizzeranno in esperimenti per produrre biocarburante.
Così, mentre raschi il piatto della cena di stasera, riposa un po' più facilmente sapendo che i tuoi avanzi di cucina potrebbero un giorno aiutare a ridurre la dipendenza dell'America dai combustibili fossili. E assicurati di pensare agli innovativi ricercatori del PNNL che forniscono questo spunto di riflessione.
