Carbonio grafitico e produzione di idrogeno rinnovabile dai rifiuti alimentari
Consideriamo per un attimo il futuro così come l’UE sta cercando di costruirlo: si guidano automobili elettriche o alimentate con pile a combustibile a idrogeno, i rifiuti sono riutilizzati e riciclati per ridurre la nostra impronta ambientale e nuovi materiali permettono tecnologie rivoluzionarie che non avremmo mai potuto immaginare altrimenti. Anche se questo suona come un piano ambizioso, un progetto dell’UE con finanziamenti appena superiori ai 4 milioni di euro sta cercando di farlo diventare realtà con l’aiuto di una nuova tecnologia di lavorazione. Il processo al plasma ideato dal progetto PLASCARB (Innovative plasma based transformation of food waste into high value graphitic carbon and renewable hydrogen) consiste nella trasformazione del biogas prodotto dalla digestione anaerobica (AD) dei rifiuti alimentari in carbonio grafitico – un composto fatto di diversi strati di grafene – e idrogeno rinnovabile (RH2). “Facciamo passare i rifiuti alimentari attraverso un digestore anaerobico, una tecnologia consolidata per produrre biogas (CH4 & CO2). In seguito, dopo la purificazione, passano attraverso un reattore al plasma a microonde a bassa temperatura per produrre il carbonio grafitico (detto PlasCarbon rinnovabile) e l’idrogeno rinnovabile,” dice Neville Slack, coordinatore del progetto per il Centre for Process Innovation (CPI) nel Regno Unito. La grafite/carbonio grafitico è un componente chiave delle batterie agli ioni di litio, mentre l’H2 è usato in molte industrie chimiche e della lavorazione ed è un potenziale carburante per alimentare le pile a combustibile H2. Il primo vale circa 10 miliardi di euro l’anno e il secondo è pronto per conquistare un mercato che nel 2016 valeva 286 milioni di tonnellate – il 95 % del quale è attualmente prodotto usando carburanti fossili. Dimostrazione su scala pilota Nella sua forma originale, il progetto ambiva a verificare su scala pilota il funzionamento continuo del suo processo integrato per un periodo di un mese. Il team aveva in programma di costruire un suo impianto, prevedendo di far digerire 150 tonnellate di rifiuti alimentari misti generando oltre 25000m3 di biogas, prima di trasformare 2400m3 di questo biogas in carbonio altamente grafitico con un valore di mercato di oltre 2 500 euro per tonnellata e RH2. Questo però prima di trovarsi di fronte a difficoltà impreviste. “Inizialmente abbiamo avuto un ritardo nell’ottenimento delle attrezzature da un fornitore, il che in definitiva ha impedito che l’impianto AD fosse pronto nelle tempistiche previste dal progetto,” spiega Slack. Il consorzio ha dovuto prendere biogas AD di rifiuti alimentari da un’altra fonte prima di essere in grado di creare l’impianto e i prodotti necessari. Tra le altre difficoltà, un partner ha dichiarato bancarotta e una perizia dell’idrogeno rinnovabile non lo ha ritenuto commercialmente fattibile su questa scala di operazione e quindi non gli ha permesso di superare una verifica. “Nonostante i problemi, la nostra sperimentazione ha prodotto PlasCarbon rinnovabile di buona qualità a partire da biometano derivato da rifiuti alimentari,” osserva Slack. Opportunità di mercato Il lavoro del team non si è fermato qui. “Abbiamo esaminato le opportunità di mercato da due punti di vista. Prima abbiamo condotto una valutazione del mercato che ha esaminato le potenziali applicazioni nelle quali poteva essere impiegato il PlasCarbon rinnovabile: tra cui batterie, supercondensatori, gomme, sensori, elettronica stampata ecc. In secondo luogo, cosa probabilmente più importante, abbiamo condotto una esauriente caratterizzazione di prodotto del PlasCarbon rinnovabile per determinare in modo esatto di cosa fosse fatto in termini di struttura e quanto fosse buono. Dopo di che abbiamo usato il materiale in una serie di prodotti di prova tra cui inchiostri conduttori, gomme, strutture a reticolo stampate in 3D, supercondensatori, fotoluminescenza, catalizzatori, e abbiamo anche esaminato le opportunità nel mercato delle pile a combustibile,” dice Slack. Uno dei più recenti risultati di PLASCARB è stato uno studio scientifico del valore e dell’utilità del PlasCarbon rinnovabile, il team inoltre sta attualmente creando un portale di impegno post-progetto chiamato PLASCARB Viability Assessment che conterrà informazioni di business e casi di studio dell’applicabilità di PLASCARB in altri paesi, per esempio Germania, Ungheria, Norvegia. “Adesso stiamo cercando attivamente opportunità di portare la tecnologia alla prossima fase commerciale,” conclude Slack.
Parole chiave
PLASCARB, carbonio grafitico, idrogeno rinnovabile, processo al plasma a microonde, rifiuti alimentari, economia verde, biogas
