La produzione di biogas dalla degradazione batterica della biomassa presenta opzioni per un futuro energetico più verde, ma la complessa composizione della biomassa presenta una lunga lista di sfide.

La cellulosa e la lignocellulosa legnosa nella biomassa sono particolarmente difficili da digerire per i batteri, rendendo il processo inefficiente. chimica, fisico, o lavorazioni meccaniche, o più di loro combinati, può essere utilizzato per il pretrattamento per rendere la biomassa più digeribile, ma molte delle soluzioni attuali sono costose o inefficienti o si basano su sostanze chimiche corrosive.

Nella ricerca sostenuta dal Fondo europeo di sviluppo regionale, pubblicato in I progressi dell'AIP , i ricercatori del Leibniz Institute of Plasma Science and Technology stanno testando la formazione di plasma nella biomassa e stanno trovando un metodo promettente per il pretrattamento della biomassa.

"Il plasma può essere visto come un gas reattivo, che contiene popolazioni di particelle che contengono diversi elettronvolt di energia cinetica. Questa energia può essere utilizzata per rompere il legame delle sostanze chimiche e rompere i legami delle molecole con cui interagiscono, " ha detto l'autore Bruno Honnorat.

"La cosa più sorprendente è stata riuscire a ottenere condizioni di scarica di plasma in un liquido in movimento. La presenza di un flusso complica notevolmente la situazione rispetto a tutte le altre configurazioni sperimentali studiate in letteratura".

Il lavoro prevede la creazione di un reattore in cui impulsi a microonde da 2 kilowatt iniettati in un modello liquido in movimento inducono la formazione di plasma entro un millisecondo. La totalità della potenza delle microonde è concentrata in una piccola cavità, contenente meno di 1 millilitro di liquido, che è riscaldato, vaporizzato, e finalmente acceso, formando una bolla di plasma in espansione.

L'interazione plasma-liquido forma specie reattive, compresi agenti ossidanti, come radicali idrossilici e perossidi di idrogeno, che aiutano a scomporre la biomassa e a diminuire la viscosità, o resistenza al flusso, del materiale di biomassa. In collaborazione con un partner di agricoltura industriale, il processo sarà ulteriormente testato su scala reale in un impianto di biogas.

Gli autori intendono continuare il loro lavoro esaminando più da vicino se il plasma rompe la catena polimerica e studiando la dinamica delle bolle di plasma per valutare l'evoluzione delle dimensioni e della forma, tutta la vita, e la pressione delle bolle nel plasma per comprendere meglio le specie reattive create nel plasma.

Il loro lavoro potrebbe essere utilizzato per aumentare la produzione di biogas, migliorare l'efficienza delle interazioni microonde-plasma-liquido, e funzionalizzare e modificare la lunghezza del polimero nella scienza dei polimeri.