Il settore dell’aviazione è responsabile di circa il 3% delle emissioni globali di gas serra (GHG), e il carburante sostenibile per l’aviazione –SAF Sustainable Aviation Fuel- rappresenta meno dell’1% del carburante utilizzato. Una recente innovazione sviluppata dal Laboratorio Nazionale di Argonne, potrebbe far diventare il SAF una realtà concreta su scala globale. Un nuovo metodo promette infatti una riduzione delle emissioni fino al 70%, posizionandosi come una soluzione competitiva per decarbonizzare i cieli.
L’innovazione nella produzione di SAF: riduzione dei costi e delle emissioni
Questo progresso è stato possibile grazie alla tecnologia di digestione anaerobica arrestata dal metano (MAAD). Come dimostrato nella ricerca pubblicata su ACS Sustainable Chemistry & Engineering , il metodo utilizza un bioreattore assistito da membrana per migliorare la produzione di acidi grassi volatili, che rende la produzione di biocarburante più efficiente e sostenibile.
Haoran Wu, ricercatore post-dottorato presso Argonne, spiega: “Gli acidi grassi volatili provenienti dai flussi di rifiuti possono rendere la produzione di biocarburanti più conveniente e sostenibile. La nostra tecnologia assistita da membrana rappresenta un grande passo avanti in questa direzione.”
Soddisfare la domanda di carburante per il futuro dell’aviazione
Questa innovazione è allineata con gli obiettivi del Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, che punta a produrre tre miliardi di galloni di SAF entro il 2030. Il traguardo finale è soddisfare il 100% della domanda di carburante per jet commerciali entro il 2050. Questa svolta tecnologica potrebbe quindi rivoluzionare il futuro dell’aviazione, riducendo notevolmente l’impatto ambientale del settore.
Uno dei fattori che rendono questa tecnologia così promettente è la sua capacità di trasformare rifiuti difficili da trattare in risorse preziose per la produzione di carburante. Invece di utilizzare materie prime convenzionali come grassi e oli, gli scienziati hanno impiegato acque reflue ricche di carbonio provenienti da birrifici e caseifici. Questi flussi di rifiuti organici, altrimenti costosi e complessi da trattare con metodi tradizionali, vengono convertiti in acidi grassi volatili, cruciali per la produzione di SAF.
“Entrambi i flussi di acque reflue sono ricchi di sostanze organiche, e trattarli utilizzando i metodi tradizionali è dispendioso in termini di carbonio” afferma Taemin Kim, analista dei sistemi energetici presso Argonne e autore dello studio. “Grazie alla nostra tecnologia, non solo trattiamo efficacemente questi rifiuti, ma produciamo anche carburante sostenibile a basse emissioni di carbonio per l’industria aeronautica.”
Quali sono le sfide nella produzione di SAF
Uno dei principali ostacoli nella produzione di SAF è la presenza di acido lattico, che riduce l’efficienza della conversione degli acidi grassi volatili nel carburante. La tecnologia MAAD sviluppata da Argonne supera questa limitazione, aumentando la resa di acidi grassi volatili come l’acido butirrico, fondamentale per la produzione di SAF. “L’acido la riduce l’efficienza del carbonio quando si convertono gli acidi grassi volatili in SAF” chiarisce Wu. “Perciò, spostare la conversione dall’acido lattico verso la produzione di acidi grassi volatili è essenziale.”
A supporto di questo processo, gli scienziati hanno anche sviluppato un metodo di separazione elettrochimica per migliorare la produttività della tecnologia assistita da membrana. Secondo Meltem Urgun Demirtas, responsabile del dipartimento Materiali e Processi Sostenibili presso Argonne, questo approccio permette di aumentare la concentrazione di acidi grassi volatili, riducendo i costi di produzione e la tossicità degli acidi.
Analisi economica e ambientale: un futuro promettente
Per valutare l’efficacia della nuova tecnologia, gli scienziati hanno utilizzato strumenti di simulazione e modellazione avanzati per confrontare tre percorsi di conversione dei rifiuti in SAF con il carburante per jet convenzionale. L’analisi del ciclo di vita, condotta utilizzando il modello GREET di Argonne, ha evidenziato una significativa riduzione delle emissioni di carbonio rispetto al carburante tradizionale.
“Progettare una tecnologia che riduce del 70% le emissioni di gas serra a un costo comparabile a quello del carburante convenzionale per jet è un risultato significativo” conclude Wu.
Gli scienziati di Argonne adesso hanno due nuovi obiettivi: migliorare la sostenibilità della tecnologia ed esplorare l’uso di altre materie prime.
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