Convertire l’anidride carbonica biogenica in sostanze chimiche a valore aggiunto
L’industria chimica dipende in larga misura dalle materie prime fossili per la produzione di plastiche, carburanti e materiali di uso quotidiano, processi che generano quantità significative di gas a effetto serra. In tal ambito risulta necessario non solo ridurre le emissioni, ma anche ripensare il carbonio in qualità di risorsa.
Trasformare l’anidride carbonica in prodotti reali
Invece di trattare l’anidride carbonica (CO2) come un rifiuto, i ricercatori stanno esplorando le modalità che possono consentire di trasformarla in sostanze chimiche di valore, in grado di sostituire i prodotti di origine fossile. Lo sfruttamento della CO2 biogenica rilasciata dalla gestione delle biomasse o dai processi biologici offre un percorso particolarmente promettente e circolare in tal senso in quanto evita di aggiungere nuovo carbonio all’atmosfera reintroducendolo in catene di valore virtuose, il che permette di ridurre la loro dipendenza dalle fonti fossili. Il progetto CO2SMOS(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, è stato lanciato al fine di far progredire questa visione convertendo la CO2 in composti a valore aggiunto che possono essere integrati in materiali a base biologica. L’iniziativa ha generato in totale sette composti derivati dalla CO2, tra cui PHA(si apre in una nuova finestra) e carbonati, che sono stati valorizzati con successo in biomateriali come pellicole da imballaggio compostabili, oggetti stampati e filamenti per la stampa 3D. «I nostri utenti finali industriali hanno convalidato la possibilità di integrare le sostanze chimiche derivate dalla CO2 in prodotti reali, aprendo nuove opportunità di mercato», afferma Nicolas Martin Sanchez, il coordinatore del progetto.
Metodi per trasformare la CO2 in sostanze chimiche di utilità
L’équipe di CO2SMOS si è avvalsa di una combinazione di approcci biologici e chimici: fondendo biologia, chimica ed elettrochimica, ha creato una serie di soluzioni che dimostrano il modo in cui la CO2 può essere utilizzata in numerose catene di valore industriale. In un metodo, i microrganismi anaerobici vengono utilizzati al fine di consumare CO2 e trasformarla in elementi costitutivi come acidi e alcoli, che possono poi essere impiegati in qualità di materie prime per produrre plastiche e polimeri. Altri metodi ricorrono all’uso di catalizzatori per guidare la trasformazione chimica della CO2 in composti ampiamente utilizzati negli imballaggi. Il progetto ha inoltre esplorato approcci elettrocatalitici all’avanguardia, nell’ambito dei quali la CO2 viene combinata con l’elettricità rinnovabile allo scopo di creare intermedi chimici versatili. Parallelamente, sono stati impiegati processi termocatalitici volti a trasformare la CO2 e gli oli naturali in carbonati, importanti elementi costitutivi per plastiche e rivestimenti sostenibili. Questo insieme di tecnologie complementari dimostra la fattibilità di utilizzare la CO2 come materia prima per lo svolgimento di molteplici percorsi industriali.
Sfide a livello normativo ed economico
Dal punto di vista tecnico, CO2SMOS ha messo in luce che la CO2 può configurarsi come una materia prima per la produzione di materiali dotati di prestazioni eccellenti e un’impronta potenzialmente negativa di carbonio. Dimostrando le plastiche a base biologica in condizioni industriali, il progetto ne ha convalidato l’integrazione nelle catene del valore esistenti. Tuttavia, secondo Sanchez: «I quadri normativi sono ancora orientati verso i biocarburanti, piuttosto che verso le sostanze chimiche. Ampliare il sostegno politico(si apre in una nuova finestra) per i materiali derivati dalla CO2 sarà fondamentale al fine di accelerarne la diffusione sul mercato.» I processi basati sulla CO2 sono inoltre tuttora più costosi rispetto a quelli che impiegano fonti fossili, soprattutto a causa del costo dell’idrogeno verde, essenziale per molte conversioni.
Adozione da parte dell’industria e impatto duraturo
Il progetto ha già conseguito la convalida su scala pilota, in particolare per le tecnologie basate sulla fermentazione; ciononostante, prima della piena diffusione industriale, saranno necessari ulteriori sviluppi e valutazioni tecno-economiche dettagliate. Altre innovazioni catalitiche, sebbene si trovino in una fase di realizzazione precedente, dispongono di un solido potenziale a lungo termine. Dimostrando che la CO2 biogenica può essere trasformata in plastiche e sostanze chimiche che offrono applicazioni industriali, CO2SMOS contribuisce alla creazione di un’economia circolare e a zero emissioni. I metodi generati ridurranno la dipendenza dalle materie prime fossili e renderanno la CO2 una materia prima sostenibile, aprendo nuovi percorsi per le bioindustrie del futuro.