“Milioni di anni fa, quando piante e animali morti venivano seppelliti sotto terra e in presenza di condizioni estreme di temperatura e pressione, venivano generati combustibili fossili come carbone, petrolio e gas naturale”, ha spiegato Tirumareddy, che attualmente sta conseguendo un dottorato di ricerca in ingegneria chimica presso l’USask’s College of Engineering.
Infatti, 80 per cento del fabbisogno energetico mondiale viene soddisfatto utilizzando combustibili fossili, ma le riserve globali di questi combustibili sono limitate e si esauriranno. L’uso di combustibili fossili genera grandi quantità di emissioni di carbonio che contribuiscono al riscaldamento globale. Tirumareddy sottolinea che trovare rapidamente alternative può aiutare a proteggere le generazioni future dalla privazione delle fonti energetiche necessarie.
Un’opzione è quella di sfruttare l’energia nelle porzioni non commestibili delle piante, come lo scafo di un’avena, la farina di colza frantumata o i fondi di caffè esausti, come base di un biocarburante.
Il biocarburante teoricamente agisce allo stesso modo del combustibile fossile, ma è invece costituito esclusivamente da materiali di origine vegetale, che sono più facilmente generati in natura rispetto agli antichi combustibili fossili.
“Per ridurre l’intensità di carbonio nell’atmosfera, il Canada ha stabilito alcune normative sui combustibili rinnovabili. Secondo queste normative, i produttori di carburante devono miscelare benzina e diesel con almeno il cinque per cento e il due per cento rispettivamente di etanolo e biodiesel», ha affermato Tirumareddy. “Per soddisfare questi standard sui carburanti, c’è un’enorme domanda di carburanti rinnovabili. Attualmente, la biomassa è l’unica fonte di combustibili rinnovabili per il settore dei trasporti che può essere utilizzata all’interno dell’infrastruttura prevalente di combustibili fossili, quindi il nostro obiettivo è identificare opzioni sostenibili per i materiali di origine vegetale per creare questo combustibile.
Tirumareddy sta lavorando sotto la supervisione del Dr. Ajay Dalai (PhD), un illustre professore presso USask e Canada Research Chair in Bioenergy and Environmentally Friendly Chemical Processes, che ha condotto programmi di ricerca di fama mondiale che guardano all’utilizzo di biocarburanti per affrontare le preoccupazioni ambientali in tutto il mondo.
“Nel nostro laboratorio, siamo in grado di creare condizioni simili [to those that created fossil fuels] su scala pilota in cui la biomassa viene miscelata con acqua e convertita in biocarburanti in presenza di temperatura moderata e alta pressione. Questo processo è chiamato liquefazione idrotermale”, ha affermato Tirumareddy. “Tra tutti i diversi tipi di materie prime, la farina di senape e la farina di canola producevano olio biologico con resa elevata e buona qualità”.
Ulteriori analisi delle materie prime hanno rivelato che i pasti di canola e senape hanno alcune caratteristiche chimiche speciali che consentono loro di convertirsi in un prodotto petrolifero potenzialmente utile. Un problema, però, è che l’olio prodotto è denso e non si mescola facilmente con il petrolio, necessario per l’uso in macchinari come le automobili.
Per affrontare questo problema, Tirumareddy ha affermato che il contenuto di ossigeno della sostanza è fondamentale.
“La natura altamente viscosa del bio-olio è dovuta alla presenza di molti eterocomposti e di una grande quantità di ossigeno, mentre il petrolio greggio ha un contenuto di ossigeno inferiore”, ha affermato Tirumareddy. “Rimuovendo i composti ossigenati, possiamo produrre bio-olio di alta qualità che può essere miscelato con greggio di petrolio e può essere utilizzato nel settore dei trasporti”.
Tirumareddy ha affermato che un vantaggio della produzione di biocarburanti è che il processo genera zero emissioni di carbonio, mentre in genere il settore energetico è responsabile di gran parte delle emissioni globali di carbonio.
“I materiali di biomassa utilizzano l’anidride carbonica dall’atmosfera per crescere e il loro utilizzo come combustibile emette anidride carbonica nell’ambiente, rendendo il processo complessivo a emissioni zero”, ha affermato.
Con il suo lavoro pubblicato in più capitoli di libri e in preparazione per la presentazione a una rivista accademica, Tirumareddy ha affermato che la sua ricerca è tutt’altro che completa.
“Sono nato e cresciuto in un piccolo villaggio in India. Durante la mia infanzia, sono sempre stato circondato da alberi e campi agricoli”, ha detto Tirumareddy. “Quando sono cresciuto e mi sono trasferito in una città per studiare, ho iniziato a preoccuparmi per l’inquinamento, l’acqua, la scarsità di energia e altre sfide ambientali. Questo mi ha portato a intraprendere l’ingegneria chimica come prospettiva di carriera.
Il finanziamento della ricerca per sostenere il lavoro di Tirumareddy è stato fornito dal Natural Sciences and Engineering Council of Canada, Mitacs, NULIFE Green Tech e Western Economic Diversification Canada.
Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta come parte della serie 2023 Young Innovatorsun’iniziativa dell’ufficio USask Research Profile and Impact in collaborazione con Saskatoon StarPhoenix.
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