Direzione Trasferimento Tecnologico

Settori applicativi

Problema da risolvere

I due impianti si pongono l'obiettivo di migliorare i processi di idrolisi e fermentazione per la produzione di biofuel e biochemicals. Le matrici di biomassa hanno una struttura interna molto resistente ai trattamenti per l'estrazione delle sue componenti lignina, cellulosa ed emicellulosa. Pertanto i processi di fermentazione o di idrolisi risultano avere rese molto basse. La destrutturazione operata dal processo di steam explosion rende più facilmente disponibili le componenti ai successivi trattamenti.

Descrizione

Il processo di Steam Explosion (SE) ovvero di "esplosione con vapore" è un trattamento idrotermico innovativo che consente di valorizzare le biomasse lignocellulosiche, mediante l'impiego di vapore d'acqua saturo ad alta pressione (15-20 bar). La biomassa viene umidificata e quindi esposta al vapore per un tempo predefinito, dopo il quale viene riportata a pressione atmosferica: gli effetti dello stress meccanico da decompressione provoca una veloce destrutturazione della matrice tanto più intensa, quanto più sono severe le condizioni di trattamento (pressione e tempi di permanenza). Le componenti prodotte sono biopolimeri alla base di produzioni specifiche della chimica verde: dall'emicellulosa, idrolizzata in soluzione acquosa, a xylitolo, xilano, furfurolo e bioetanolo; dalla lignina a copolimeri, bioplastiche, adesivi, fenolo; dalla cellulosa a carta e biofuel. L'infrastruttura impiantistica offre due modalità di applicazione del processo: 1)Impianto batch su piccola scala, in un reattore discontinuo di circa 10 L, che può caricare fino ad 0,5 kg di biomassa per ciclo. Consente di realizzare uno screening di trattamento relativamente rapido con produzione di piccole quantità di esploso e quindi di ricercare le condizioni migliori per la produzione di materiali di assegnate caratteristiche. 2)Impianto DIGESTER, con capacità di trattamento media di 80-150 kg/h di biomassa, variabile a secondo della matrice e delle condizioni operative richieste. La biomassa in forma di chips o elementi fini viene caricata in un silo, dal quale viene preumidificata ed inviata al reattore principale, dove resta per un tempo prefissato a contatto con il vapore acqueo saturo in pressione. L'apertura di una valvola ad intervalli regolari fa passare istantaneamente la carica a pressione atmosferica (“explosion”). Il materiale prodotto può essere utilizzato anche nella produzione di pannelli isolanti o mangimi. Le matrici vengono caratterizzate nei laboratori.

Gruppo di ricerca coinvolto