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Come produrre petrolio a 200 gradi C? Svelato il processo in due fasi di un brevetto statunitense del 1939!
Con l'attuale domanda di energia rinnovabile, la conversione efficace della biomassa in combustibile utilizzabile è diventato un argomento di ricerca molto attuale. La liquefazione idrotermale (HTL) è un processo di pirolisi in grado di convertire la biomassa umida in prodotti simili al petrolio greggio, il che risulta particolarmente importante in periodi di crisi energetica. Nel 1939, il brevetto statunitense 2.177.557 descriveva un processo in due fasi che potrebbe contenere la chiave per trasformare la biomassa in petrolio.
Questo processo dimostra come l'acqua e l'alta pressione possano accelerare l'efficienza della conversione della materia organica, offrendo una possibile soluzione per un futuro basato sull'energia pulita.
Concetti di base della liquefazione idrotermale
La liquefazione idrotermale è un processo di pirolisi effettuato ad alta pressione e temperatura moderata per convertire la biomassa in petrolio greggio ad alta densità energetica attraverso la conversione termochimica. Il suo principio di funzionamento è quello di utilizzare lo stato supercritico o subcritico dell'acqua per promuovere la conversione della biomassa. L'olio prodotto contiene un potere calorifico fino a 33,8-36,9 megajoule per chilogrammo e ha bassa viscosità e alta solubilità, che può essere utilizzato come un trasporto Il carburante può essere ulteriormente trasformato in gasolio, benzina e altri carburanti.
Il processo in due fasi nel 1939
Nel 1939, con l'avvento di un brevetto statunitense, il concetto di base della liquefazione idrotermale cominciò a prendere forma. Il processo descritto nel brevetto prevede due fasi principali: la prima fase consiste nel riscaldare una miscela di acqua, trucioli di legno e idrossido di calcio a una temperatura compresa tra 220 e 360 gradi Celsius e a una pressione superiore alla pressione del vapore acqueo saturo. Lo scopo principale di questo processo è produrre "olio e alcol". La seconda fase prevede la "distillazione a secco" per produrre vari "oli e chetoni", ma le condizioni specifiche di temperatura e pressione non sono state divulgate.
Questo processo in due fasi ha gettato le basi per la futura tecnologia di liquefazione idrotermale e ha suscitato il successivo interesse della ricerca durante l'embargo petrolifero degli anni '70.
Storia della liquefazione idrotermale
L'idea di produrre petrolio dalla biomassa utilizzando acqua calda e catalizzatori alcalini esiste già negli anni '20. Con la crisi petrolifera degli anni '70, molti istituti di ricerca iniziarono a esplorare questo settore. Anche l'Alberta Energy Research Centre e altre istituzioni come la Shell Oil hanno mostrato un forte interesse tecnico.
Il processo di reazione chimica
Durante il processo di liquefazione idrotermale, le molecole a lunga catena di carbonio subiscono reazioni di cracking termico e rimuovono gli elementi di ossigeno attraverso reazioni di disidratazione e decarbossilazione, formando infine un bio-olio con un elevato rapporto idrogeno/carbonio. Tali reazioni chimiche dipendono non solo dalla temperatura e dalla pressione, ma anche dalla composizione delle materie prime, dal tempo di reazione e dall'uso di catalizzatori.
Impatto ambientale e ritorno energetico
I biocarburanti prodotti mediante liquefazione idrotermale sono carbon neutral, ovvero non producono emissioni di carbonio significative nell'ambiente quando vengono bruciati. Questa quantità è molto inferiore alle emissioni di carbonio dei combustibili fossili tradizionali. Inoltre, il processo non produce sottoprodotti nocivi, il che lo rende un'opzione energetica relativamente pulita.
Conclusione e sfide future
Lo sviluppo della tecnologia di liquefazione idrotermale rappresenta una strada sostenibile per la produzione di energia e può avere un profondo impatto sulla futura configurazione energetica. Tuttavia, la sua commercializzazione su larga scala rappresenta una sfida importante per la scienza, la tecnologia, l'economia e la politica. La tecnologia attuale sarà in grado di soddisfare i nostri futuri bisogni energetici?
