Francesca Mancuso Un team interdisciplinare di scienziati ha reso noti i risultati di indagini sperimentali sulla conversione della biomassa lignocellulosica in una sostanza chimica a base biologica chiamata acrilonitrile, il precursore chiave per la produzione di fibra di carbonio
Fibra di carbonio, un materiale utilizzato ormai da tutta l’industria ma se invece di produrlo a partire dal petrolio venisse creato dalle piante? A lavorare su questo filone è il National Renewable Energy Laboratory (NREL).
Un team interdisciplinare di scienziati ha reso noti i risultati di indagini sperimentali sulla conversione della biomassa lignocellulosica in una sostanza chimica a base biologica chiamata acrilonitrile, il precursore chiave per la produzione di fibra di carbonio.
Dalle auto alle biciclette, dagli aeroplani e alle navicelle spaziali, la fribra di carbonio è ormai ovunque. I produttori di tutto il mondo stanno cercando di rendere questi veicoli più leggeri, sia per ridurre l’uso di carburante che l’impatto ambientale.
La fibra di carbonio è cinque volte più resistente dell’acciaio, due volte più rigida ma anche più leggera. Ciò la rende ideale in numerosi campi. Ma oggi l’industria si affida ai prodotti petroliferi. Invece si potrebbero sfruttare meglio delle alternative rinnovabili.
L’acritrionile è una sostanza chimica prodotta oggi attraverso un complesso processo a base di petrolio su scala industriale. Il propilene, derivato dal petrolio o dal gas naturale, viene miscelato con ammoniaca, ossigeno e un catalizzatore. La reazione genera elevate quantità di calore e acido cianidrico, un sottoprodotto tossico. Anche il catalizzatore utilizzato per produrre l’acrilonitrile oggi è piuttosto complesso e costoso e i ricercatori non ne comprendono ancora completamente il meccanismo.
Per sviluppare nuove idee per la produzione di acrilonitrile da materie prime rinnovabili, il Dipartimento dell’Energia (DOE) ha invitato vari laboratori di ricerca a produrre acrilonitrile dai rifiuti vegetali, come quelli derivanti dalla lavorazione del mais, dalla paglia di grano e di riso dai trucioli di legno. Si tratta della parte non commestibile della pianta che può essere scomposta in zuccheri, a loro volta convertiti in una vasta gamma di prodotti a base biologica per uso quotidiano.
Secondo gli scienziati dell’NREL, gli zuccheri di origine lignocellulosica provenienti da fonti rinnovabili potrebbero essere in grado di rendere la fibra di carbonio più economica e più ampiamente adottata per le applicazioni di trasporto di tutti i giorni.
“Se potessimo farlo in un modo economicamente sostenibile, si potrebbe potenzialmente disaccoppiare il prezzo dell’acrilonitrile dal petrolio e offrire un’alternativa verde alla fibra di carbonio rispetto all’utilizzo di combustibili fossili”, ha detto Gregg Beckham, del team del NREL.
Per farlo, gli scienziati hanno quindi utilizzato un semplice catalizzatore per una reazione chimica chiamata nitrilazione. Quest’ultimo è circa tre volte meno costoso del corrispettivo utilizzato nel processo a base di petrolio. Non si produce inoltre calore in eccesso né acido cianidrico che è tossico. Il processo a base biologica genera come sottoprodotti solo acqua e alcol.
Quello basato sull’acrilonitrile a base biologica presenta numerosi vantaggi rispetto al processo a base di petrolio in uso oggi. “Questo è il punto cruciale dello studio”, ha detto Beckham.
Il prossimo passo sarà quello di ridimensionare il processo in modo da produrre 50 chilogrammi di acrilonitrile. I ricercatori stanno collaborando con diverse aziende tra cui una società di catalizzatori per produrre quello necessario alle operazioni su scala pilota.
“Oltre al ridimensionamento della produzione di acrilonitrile, siamo entusiasti dell’utilizzo di questa potente e robusta chimica anche per realizzare altri materiali di uso quotidiano a partire da risorse biologiche”.
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Fare a meno del petrolio si può. La ricerca è stata pubblicata su Science.
Francesca Mancuso
