I ricercatori trasformano gli scarti alimentari in carburante sostenibile per l'aviazione / Researchers turn food waste into sustainable aviation fuel

I ricercatori trasformano gli scarti alimentari in carburante sostenibile per l'aviazione / Researchers turn food waste into sustainable aviation fuel

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno sviluppato un processo per trasformare gli scarti alimentari in carburante sostenibile per l'aviazione, conforme agli standard industriali.

Il gruppo ha convertito gli scarti alimentari in biogreggio attraverso la liquefazione idrotermale (HTL), che può processare materie prime provenienti da un'ampia gamma di rifiuti organici, tra cui cibo, fanghi di depurazione, fioriture algali, letame suino e residui agricoli. Successivamente, rimuovono le impurità dal biogreggio e lo raffinano con l'uso di idrogeno e catalizzatori per trasformarlo in carburante per l'aviazione. Hanno affermato che questo approccio può essere applicato a una varietà di materie prime e tipi di petrolio, aprendo potenzialmente una nuova direzione per l'ottenimento di carburanti.

Il processo è descritto in dettaglio in Nature Communications e potrebbe aiutare l'industria aeronautica a raggiungere il suo obiettivo di zero emissioni nette entro il 2050.

"L'HTL imita sostanzialmente la formazione naturale del petrolio greggio nella Terra. Utilizza calore e pressione elevati per convertire la biomassa umida in un biogreggio. L'obiettivo di questo lavoro è trasformare quel biogreggio in carburanti per il trasporto che possano essere immessi direttamente nelle infrastrutture energetiche esistenti", ha affermato l'autrice principale Sabrina Summers, che ha recentemente conseguito un dottorato di ricerca presso il  Dipartimento di Ingegneria Agraria e Biologica  (ABE).

Per questo progetto, i ricercatori hanno utilizzato gli scarti di un impianto di trasformazione alimentare. A livello globale, oltre il 30% del cibo viene sprecato ogni anno a tutti i livelli della filiera, dall'agricoltura al trasporto, alla lavorazione, alla vendita al dettaglio, alla ristorazione ed alle famiglie. La decomposizione degli alimenti nelle discariche e negli impianti di trattamento delle acque reflue contribuisce ulteriormente alle emissioni di gas serra.

"Per raggiungere gli obiettivi dell'industria aeronautica di decarbonizzare il carburante per aerei, abbiamo bisogno di molte fonti rinnovabili diverse e l'agricoltura svolgerà un ruolo fondamentale in termini di fornitura delle materie prime", ha affermato il professore dell'ABE e autore corrispondente Yuanhui Zhang.

Per convertire il biogreggio in carburante per aerei, i ricercatori hanno prima rimosso impurità come umidità, cenere e sale. Hanno poi utilizzato un idrotrattamento catalitico per eliminare elementi indesiderati come azoto, ossigeno e zolfo, lasciando gli idrocarburi necessari per il carburante.

Dopo aver testato decine di opzioni, hanno identificato il cobalto-molibdeno come il catalizzatore più efficace disponibile in commercio per innescare le reazioni chimiche necessarie e raffinare il petrolio trasformandolo in carburante sostenibile per l'aviazione.

Per ottimizzare il processo di idrotrattamento, i ricercatori hanno regolato variabili quali temperatura, carichi di catalizzatore ed idrogeno, nonché tempo di ritenzione, per identificare le condizioni migliori per la produzione di carburante per aerei.

Hanno quindi testato il loro carburante sostenibile per l'aviazione in base agli standard stabiliti dall'American Society for Testing and Materials (ASTM) e dalla Federal Aviation Administration statunitense. Il loro campione SAF ha superato i test di pre-selezione Tier Alpha e Beta e ha soddisfatto tutte le specifiche per il carburante per aerei convenzionale senza richiedere additivi o miscele con combustibili fossili.

Zhang ha affermato che la tecnologia ha il potenziale per essere ampliata e portata alla produzione commerciale.

"La nostra ricerca contribuisce a risolvere i problemi scientifici ed ingegneristici, e poi l'industria può intervenire. Il processo può essere applicato ad altri tipi di oli per la SAF. Può anche sostituire altri materiali, come i composti derivati ​​dal petrolio per la produzione di materie plastiche. Questo ha un enorme potenziale per le opportunità commerciali e lo sviluppo economico", ha affermato.

ENGLISH

Researchers at the University of Illinois Urbana-Champaign have developed a process to turn food waste into industry standard sustainable aviation fuel.

The team has converted food waste into biocrude oil through hydrothermal liquefaction (HTL), which can process feedstock from a wide range of biowaste, including food, sewage sludge, algal bloom, swine manure, and agricultural residue. Next, they remove impurities from the biocrude oil and then they refine it with the use of hydrogen and catalysts to turn it into aviation fuel. They said this approach can be applied to a variety of feedstocks and types of oil, potentially leading to a new direction for obtaining fuels.

The process is detailed in Nature Communications and could help the aviation industry meet its 2050 net-zero ambition.

“HTL basically mimics the natural formation of crude oil in the Earth. It uses high heat and pressure to convert wet biomass into a biocrude oil. The goal of this work is to upgrade that biocrude oil into transportation fuels that can go directly into existing energy infrastructure,” said lead author Sabrina Summers, who recently graduated with a doctoral degree from the Department of Agricultural and Biological Engineering (ABE).

For this project, the researchers used waste from a food processing facility. Globally, over 30 per cent of food is wasted annually at all levels of the supply chain, from farm to transportation, processing, retail, food service, and households. Food decomposition in landfills and wastewater treatment plants further contributes to greenhouse gas emissions.

“To meet the aviation industry’s goals to decarbonate jet fuel, we need many different renewable sources, and agriculture is going to play a critical role in terms of providing the feedstocks,” said ABE professor and corresponding author Yuanhui Zhang.

To convert biocrude oil into jet fuel, the researchers first removed impurities such as moisture, ash, and salt. They then used catalytic hydrotreating to eliminate unwanted elements like nitrogen, oxygen, and sulphur, leaving behind the hydrocarbons needed for fuel.

After testing dozens of options, they identified cobalt molybdenum as the most effective commercially available catalyst to drive the necessary chemical reactions and refine the oil into sustainable aviation fuel.

To optimise the hydrotreatment process, the researchers adjusted variables such as temperature, catalyst and hydrogen loads, and retention time to identify the best conditions for producing jet fuel.

They then tested their sustainable aviation fuel against standards set by the American Society for Testing and Materials (ASTM) and the US Federal Aviation Administration. Their SAF sample is said to have passed Tier Alpha and Beta pre-screening tests and met all specifications for conventional jet fuel without requiring additives or blending with fossil fuels.

The technology has the potential to be scaled up for commercial production, Zhang said.

“Our research helps solve the science and engineering problems, and then the industry can step in. The process can be applied to other types of oils for SAF. It can also replace other materials, such as petroleum-derived compounds for making plastics. This has huge potential for business opportunities and economic development,” he said.

Da;

https://www.theengineer.co.uk/content/news/team-turns-food-waste-into-sustainable-jet-fuel?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-%20311025%20-%20Friday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fteam-turns-food-waste-into-sustainable-jet-fuel&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer