Il segreto della tecnologia
Il reattore utilizzato per il cracking dello zucchero riscalda la soluzione zuccherina a 500-600 gradi in meno di un secondo. E la velocità è fondamentale. Il riscaldamento più lento dello zucchero porta alla formazione del caramello. E il caramello dovrebbe essere evitato a tutti i costi, poiché la sostanza appiccicosa intasa il reattore, inoltre il caramello non potrà mai essere convertito nella sostanza desiderata, la glicolaldeide.
Il segreto dietro questa tecnologia è il cosiddetto processo a letto fluido. Una polvere ceramica con una temperatura di 500-600 gradi viene costantemente spruzzata nella camera del reattore. La polvere viene sollevata nel reattore da una soluzione zuccherina gassosa, che viene insufflata. Questo flusso di “gas di zucchero” fa sì che la polvere ceramica si comporti come un liquido. Conosciuto come fluidificazione, il processo crea un contatto buono e uniforme tra la soluzione zuccherina e la polvere ceramica. Ciò garantisce un riscaldamento efficiente ed estremamente rapido dello zucchero per ottenere la scissione desiderata in glicolaldeide.
Reattore freddo
Il punto in cui la soluzione zuccherina viene soffiata sulla polvere calda è un punto molto critico del processo, afferma Anker Degn Jensen.
Per studiare meglio questo processo critico, DTU Chemical Engineering ha costruito una versione modificata del reattore che funziona a basse temperature. Tutte le parti di questo reattore sono realizzate in plastica trasparente, quindi puoi vedere all’interno del reattore stesso. E la sostanza solida, la polvere ceramica, viene fatta circolare a temperatura ambiente anziché a 500-600 gradi.
“Osservando la circolazione della polvere nel reattore e seguendo la correlazione tra la concentrazione di polvere nei diversi punti dell’impianto in funzione della quantità di gas fornito, abbiamo acquisito una comprensione molto migliore del processo”, spiega il professore.
Questo studio è stato condotto come progetto post-doc in collaborazione con il laboratorio di ingegneria chimica DTU che ha costruito il reattore. Inoltre, sono stati condotti due studi di dottorato, che si sono concentrati rispettivamente sulle reazioni chimiche utilizzando diversi tipi di polveri e sul calcolo computerizzato dei processi che avvengono all’interno del reattore
Nella fase attuale del progetto, DTU sta esaminando più in dettaglio il cracking dello zucchero. Uno studio post-doc sta testando vari materiali da utilizzare come polvere nel reattore per analizzare se è possibile che il processo avvenga a temperature più basse.
A lungo in lavorazione
Lo sviluppo della nuova tecnologia è in corso da molto tempo. Tutto è iniziato nel 2010 con la costruzione di un piccolo reattore di prova su scala di laboratorio a Topsoe come parte di un progetto di dottorato. I risultati sono stati promettenti e nel 2017 Topsoe, insieme a DTU, ha ricevuto una sovvenzione di 30 milioni di corone danesi dal Fondo per l’innovazione danese per ampliare il processo costruendo un impianto pilota per la produzione di glicole etilenico. L’impianto pilota può processare circa 50 kg di massa zuccherina all’ora. Un impianto di produzione commerciale deve essere ampliato almeno 500 volte.
Nel 2021, Topsoe, insieme a DTU, Nordic Sugar A/S e all’Università dell’Ontario occidentale, ha ricevuto ulteriori 18,6 milioni di corone danesi dall’Innovation Fund Denmark per sperimentare il reattore e il processo stesso per ottimizzare la produzione.
L’obiettivo finale di Topsoe è dimostrare che il processo dallo zucchero al glicole etilenico può essere esteso alla produzione industriale effettiva. Esben Taarning è ottimista ed emozionato.
“Speriamo che la prima struttura possa essere avviata nel 2026. Sarebbe fantastico”, afferma.
E l’acquirente sta aspettando dietro le quinte. Una joint venture tra il più grande produttore mondiale di bioplastica, Braskem, e il conglomerato industriale giapponese Sojitz è intenzionata ad acquistare una licenza per costruire il primo impianto commerciale una volta che la tecnologia sarà operativa.
Sarà un mercato enorme in cui entrare. La produzione globale di glicole etilenico ammonta a 30 milioni di tonnellate all’anno e l’impronta di carbonio associata è significativa. Con la nuova tecnologia basata sullo zucchero, Esben Taarning prevede di poter ridurre il carico di carbonio del 50% rispetto all’attuale carico fossile.
Fonte: DTU
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org