Come trasformare gli scarti in combustibili avanzati e fertilizzanti a base di carbonio

Le chiamano “biomasse residuali”: un nome che lascia poco spazio ai dubbi. Sono scarti delle lavorazioni agricole, dell’allevamento, dell’industria alimentare: materiali di basso o bassissimo valore. Scarti che però – grazie a un complesso lavoro di ricerca, progettazione e controllo – possono trasformarsi in combustibili avanzati e fertilizzanti a base di carbonio, contribuendo così alla riduzione dei gas climalteranti in atmosfera.

È la soluzione messa a punto dalla squadra di NET-Fuels, progetto finanziato dal programma europeo Horizon Europe e coordinato dall'Università di Bologna, che si avvia alla conclusione dopo quattro anni di attività. Il progetto riunisce sette partner provenienti da sei paesi europei e combina competenze in ingegneria, scienze ambientali, agronomia, economia, regolamentazione e comunicazione.

“L’obiettivo da cui siamo partiti era sviluppare e validare un percorso tecnologico in grado di valorizzare biomasse residuali a basso valore economico per produrre combustibili avanzati", spiega Diego Marazza, ricercatore al Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" e coordinatore del progetto. “Per farlo, abbiamo integrato diverse tecnologie che consentono di utilizzare in modo efficiente il carbonio contenuto nelle biomasse, destinandolo sia alla produzione energetica sia allo stoccaggio di lungo periodo”.

Il risultato è un processo termochimico integrato - chiamato Thermo-Catalytic Reforming (TCR®) - in grado di convertire le biomasse residuali in biocarburanti avanzati, carburanti sintetici e biochar, un materiale ricco di carbonio che può essere utilizzato come ammendante nei suoli agricoli.

Il sistema può essere utilizzato con diverse tipologie di biomassa, tra cui digestato, letame, legname di scarto e residui di potatura per generare tre prodotti principali: biochar, TCR-Oil e TCR-Gas.

Il TCR-Oil è un biocarburante intermedio che può essere utilizzato direttamente come carburante marittimo o ulteriormente valorizzato per ottenere carburanti per il trasporto. Allo stesso tempo, l’idrogeno generato nel processo viene recuperato dal TCR-Gas, mentre il gas residuo viene bruciato in un’unità di combustione.

In questo modo si produce calore, che viene utilizzato per supportare sia l’essiccazione della biomassa che lo stesso processo TCR. E attraverso un processo bio-elettrochimico che converte l'anidride carbonica generata dal sistema, si produce anche metano rinnovabile. Non solo: le sperimentazioni hanno dimostrato una produzione stabile di metano anche utilizzando flussi di CO₂ di origine industriale, evidenziando il potenziale della soluzione per future applicazioni operative.

Poi c’è il biochar, che immagazzinando in modo stabile carbonio proveniente dall’atmosfera, contribuisce in modo significativo alla riduzione delle emissioni. Le attività di ricerca hanno dimostrato infatti che il biochar prodotto dal sistema soddisfa i requisiti della normativa europea sui fertilizzanti e può contribuire al ritorno nel suolo di nutrienti come fosforo e potassio. Inoltre, è stato verificato che il suo utilizzo può essere certificato come attività di rimozione del carbonio nell'ambito del nuovo quadro normativo europeo dedicato al carbon farming e alle carbon removals.

L'Università di Bologna, oltre al coordinamento dell'intero progetto, ha guidato le attività di valutazione della sostenibilità ambientale, economica e sociale e l'analisi dei quadri normativi che regolano le tecnologie, i prodotti e le materie prime coinvolte. Questo lavoro ha permesso di individuare le principali opportunità e le barriere che dovranno essere affrontate per favorire una futura diffusione delle soluzioni sviluppate. Insieme all’Alma Mater partecipano: Fraunhofer UMSICHT, Leitat, l’Università Tecnica della Slesia, l’Istituto Ithaka, REACH Innovation e WRG Europe.