La nuova “via della Seta” degli aerei: sole, biomasse e tecnologie

Verso un’aviazione più sostenibile con la trasformazione delle biomasse di scarto in biocombustibile e idrogeno

Come spiegano all’università di Trieste, «I combustibili fossili per trasporto su strada sono destinati ad essere progressivamente sostituiti da vettori energetici sostenibili (veicoli elettrici o a idrogeno), ma tale transizione è molto più complessa per quanto riguarda il trasporto aereo, a causa della necessità di raggiungere elevate densità energetiche mantenendo ridotti peso e volume del combustibile. La realizzazione di processi efficaci in grado di trasformare biomasse di scarto in combustibile diesel ed idrogeno, utilizzando la luce solare, rappresenta un importante passo verso una aviazione più sostenibile».

E’ il tema al centro dello studio “Visible-light-driven coproduction of diesel precursors and hydrogen from lignocellulose-derived methylfurans” pubblicato su Nature Energy,  che «dimostra la possibilità di trasformare le biomasse in combustibili sostenibili grazie alla luce solare». Un lavoro scientifico frutto di una collaborazione internazionale tra i gruppi di ricerca dei professori Feng Wang, Shengye Jin e Fengtao Fan del Dalian Institute of Chemical Physics – Accademia Cinese delle Scienze, dei professori Paolo Fornasiero e Tiziano Montini dell’Università di Trieste, dell’Istituto Iccom-Cnr e del consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali (Instm), assieme al dottor Emiliano Fonda del Sincrotrone francese Soleil e al dottor Marc Heggen della tedesca Forschungszentrum Juelich GmbH. Vche hanno messo a punto un processo e nuovi materiali in grado di trasformare le biomasse in combustibile diesel e idrogeno utilizzando la luce solare.

I ricercatori evidenziano che «La scoperta mira ad aumentare la sostenibilità energetica del trasporto aereo, ancora fortemente dipendente dai combustibili fossili, e contemporaneamente ridurre le emissioni di biossido di carbonio, potente gas serra. Viviamo nell’Antropocene, l’era geologica tristemente segnata dai mutamenti indotti dall’uomo. Gli effetti dei cambiamenti climatici sono sotto gli occhi di tutti, con la drammatica e sempre più rapida distruzione dell’ecosistema in cui viviamo. I combustibili fossili e i loro sottoprodotti inquinanti ammorbano le nostre città. L’atmosfera negli ultimi decenni ha e sta accumulando a un ritmo insostenibile gas serra, come il biossido di carbonio rilasciato dai processi di combustione. Ciò ha portato al noto effetto serra e all’estremizzazione dei fenomeni metereologici. È imperativo dunque abbandonare i derivati fossili per passare a fonti rinnovabili in un’ottica di un’economia circolare. La valorizzazione delle biomasse, soprattutto quelle di scarto, è stata ed è pertanto oggetto di intensa attività di ricerca fondamentale e di sviluppo industriale».

Lo studio rivela come produrre materiali fotocatalitici in grado di utilizzare efficacemente la luce solare per trasformare biomasse lignocellulosiche di scarto, in un processo complesso a più stadi, prima in precursori per diesel e idrogeno e infine in carburanti effettivamente utilizzabili.

Wang ricorda che «Le biomasse, inclusi i residui agricoli e gli scarti forestali, -rappresentano la più grande fonte di carbonio in natura (circa 120 miliardi di tonnellate di materia secca per anno) e sono potenzialmente in grado di sostituire il petrolio, a patto di possedere tecnologie di trasformazione sufficientemente efficaci. Mentre i processi termici sono rapidi ma energivori, quelli biotecnologici possono essere lenti e occupare volumi importanti. I processi fotocatalitici che sfruttano la luce fino ad oggi si sono dimostrati ancora poco efficienti. Tipicamente, i processi di trasformazione della biomassa posso no essere ottimizzati alla produzione di idrogeno quale combustibile solare, ma causano la perdita di valore aggiunto se la degradazione della biomassa è completa e non risultano sempre ambientalmente sostenibili».

Fornasiero aggiunge: «Pertanto, è essenziale identificare nuovi materiali fotocatalitici per un processo complesso in grado di usare la luce del sole per trasformare dei derivati della biomassa, come i metilfurani, in idrogeno e ottenendo alla fine quantità significative di diesel. Il combustibile così ottenuto presenta un minor impatto ambientale poiché ingloba carbonio non fossile ma riciclabile e immagazzina energia luminosa sotto forma di energia chimica».

Secondo Montini, «Stadio fondamentale del processo è stata la comprensione della struttura dei materiali fotocatalitici impiegati, degli esotici solfuri di indio e zinco drogati con rutenio, e l’ottimizzazione delle loro prestazioni catalitiche a seguito dell’identificazione del ruolo attivo di ciascun componente».

Per farlo è stato necessario l’utilizzo di sofisticate tecniche di caratterizzazione spettroscopiche che hanno coinvolto Fonda, responsabile linea Samba del sincrotrone Soleil e già laureato all’Università di Trieste, e di microscopia a trasmissione elettronica con risoluzione quasi a livello atomico condotte in Germania.

Fornasiero prosegue: «La scienza offre eccellenti, seppur ancora parziali, vie di soluzione ai problemi energetici che stiamo affrontando. La produzione, la gestione e la distribuzione intelligente di elettricità da fonti rinnovabili accoppiata con autoveicoli elettrici è alla portata di mano. Investimenti, scelte politiche ed economiche coraggiose possono accelerare tale transizione energetica. Il settore dei trasporti aerei presenta però ancora sfide aperte di tipo scientifico e tecnologico. Infatti, mentre è a noi tutti naturale pensare a un’auto elettrica, difficile è immaginare oggi un gigantesco Airbus o Boeing alimentati a batterie. Nonostante i progressi nel settore dell’accumulo di energia elettrica, di cui vediamo i benefici nei nostri smartphone, immagazzinare l’energia necessaria per un volo di parecchie ore comporterebbe un peso per le sole batterie parecchio superiore a quello dell’aereo stesso. Pertanto, anche se esistono ultraleggeri con alimentazione elettrica, al momento non si vedono alternative all’uso di carburanti liquidi ad alta densità energetica per gli aerei di grandi dimensioni. Visti i giganteschi volumi di traffico aereo, in continua espansione, gli studi appena pubblicati aprono prospettive per una transizione a combustibili per aviazione più sostenibili».

Fornasiero e Feng concludono auspicando che «la promettente collaborazione, già riconosciuta dall’Accademia Cinese delle Scienze con il conferimento al Professor Fornasiero del titolo di visiting Professor, possa continuare a lungo, anche attraverso lungimiranti finanziamenti come quelli in fase di assegnazione da parte del Ministero affari esteri e cooperazione nternazionale nell’ambito degli accordi Strategici Italia – Cina».

fonte: greenreport.it

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