LA LIQUEFAZIONE IDROTERMALE

Il processo di liquefazione idrotermica (Hydrothermal Liquefaction, HTL) è un trattamento termochimico per la valorizzazione energetica di biomasse umide, in cui i costituenti organici della matrice possono essere convertiti in un bio-olio, detto anche biocrude. Oltre a questo  prodotto principale si formano come co-prodotti una fase acquosa, una gassosa e un solido residuo. Il processo di HTL è condotto a temperature tra 250-400 °C e pressioni di 5-25 MPa in acqua che svolge il ruolo di solvente, reagente e catalizzatore. Nel caso di matrici ad alto contenuto di umidità, il processo HTL presenta il vantaggio di evitare i costi di essiccamento e frazionamento richiesti da altre tecnologie di valorizzazione. Il processo è considerato promettente per convertire matrici umide quali fanghi di depurazione, micro e macro-alghe, rifiuti dell'industria alimentare e la frazione organica dei rifiuti solidi urbani, ma può essere usato anche per biomassa secca, come i residui lignocellulosici, operando a riciclo della fase acquosa co-prodotta.

I BIOFEEDSTOCK

Lo scopo principale dell’HTL è produrre un biocrude con elevate rese e con densità di energia superiore alla matrice organica di partenza. Tale caratteristica, quantificabile attraverso il potere calorifico superiore HHV, è essenzialmente dipendente dai valori dei rapporti H/C ed O/C. Il biocrude prodotto è una miscela complessa la cui composizione dipende sia dalla natura della carica di partenza che dalle condizioni operative adottate. I principali bio-costituenti delle matrici studiate sono proteine, polisaccaridi, lignina, e lipidi. In condizioni idrotermiche queste specie subiscono depolimerizzazione idrolitica generando aminoacidi, zuccheri semplici, acidi carbossilici e alcoli, derivati fenolici che reagiscono ulteriormente, anche tra di loro, seguendo schemi di reazione complessi che portano all’ottenimento di bio-oli con elevata viscosità e tenori relativamente elevati di eteroatomi.

Il bio-olio da HTL è generalmente caratterizzato da un un potere calorifico superiore (HHV) di 35-40 MJ/kg, leggermente inferiore ai 43 MJ/kg di un petrolio grezzo convenzionale. Il bio-olio vergine presenta un’elevata viscosità (ad es., valori tipici di 570–820 mPa s nel caso di bio-olio da HTL di fanghi) anche a causa dell’elevato contenuto di ossigeno che ne riduce inoltre l’HHV e ne aumenta la idrofilicità. Se la carica contiene proteine, anche azoto N e zolfo S sono presenti e, se non rimossi, porterebbero alla formazione di elevati tenori di NOx e SOx. Pertanto, il bio-olio da HTL è un semilavorato che richiede un adeguato processo di affinamento (ad es. mediante hydrotreating catalitico), per poi essere frazionato in tagli liquidi (Jet Fuel, diesel) per applicazione nel settore dei trasporti.

KEY INDICATORS