GLI SCIENZIATI DI RMIT UTILIZZERANNO LA STAMPA 3D PER COMMERCIALIZZARE IL LORO NUOVO CATALIZZATORE DI BIOCARBURANTI ECOCOMPATIBILI
Un team internazionale di scienziati guidato dalla RMIT University , ha sviluppato un metodo conveniente per trasformare olio da cucina riciclato, rifiuti di plastica e rifiuti agricoli in biocarburanti ecologici.
Il processo dei ricercatori si basa su un nuovo catalizzatore, in grado di convertire materiali altamente contaminati in precursori chimici. Oltre a creare fonti di carburante a basse emissioni di carbonio, i sottoprodotti chimici potrebbero essere utilizzati per produrre vari medicinali e fertilizzanti, nonché imballaggi biodegradabili.
Per ridimensionare rapidamente il proprio processo, il team intende ora adottare tecnologie di stampa 3D e identificare potenziali partner con cui commercializzare i propri catalizzatori.
“I nostri nuovi catalizzatori possono aiutarci a ottenere il pieno valore delle risorse che normalmente andrebbero sprecate”, ha spiegato il ricercatore co-responsabile del progetto, il professor Adam Lee. “Dall’olio da cucina usato rancido, alle bucce di riso e alle bucce di verdure, [il nostro catalizzatore] può far avanzare l’economia circolare”.
Non è un segreto che le sostanze chimiche naturali presenti negli alimenti e nei rifiuti a base di polimeri possano essere trasformate in fonti di energia rinnovabile. Mentre il mondo si rivolge a combustibili più ecologici, un certo numero di scienziati è già riuscito a trasformare prodotti che vanno dall’olio da cucina usato al letame, in biocarburanti riciclabili utilizzabili.
Il problema con molti di questi approcci esistenti è che le risorse naturali su cui si basano non possono essere elaborate in modo abbastanza efficiente da renderle una valida alternativa ai combustibili convenzionali. Attualmente, la creazione delle molecole organiche complesse necessarie per produrre biocarburanti implica la loro sintesi da blocchi di costruzione più piccoli tramite reazioni a più fasi.
Essere in grado di eseguire più trasformazioni all’interno di questo processo di produzione del carburante potrebbe essere estremamente vantaggioso, poiché ridurre il numero totale di cicli richiesti accelererebbe l’intero processo. Inoltre, secondo il professor Lee, gli attuali metodi di produzione di biocarburanti sono dannosi per l’ambiente, rendendo necessaria la necessità di una nuova tecnica.
“La qualità della vita moderna dipende in modo critico da molecole organiche complesse per mantenere la nostra salute e fornire cibo nutriente, acqua pulita ed energia a basso costo”, ha detto Lee. “Queste molecole sono attualmente prodotte attraverso processi chimici insostenibili che inquinano l’atmosfera, il suolo e i corsi d’acqua”.
Per ridurre il numero di manipolazioni necessarie per la produzione di biocarburanti, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo catalizzatore ultra efficiente. La creazione a forma di spugna di dimensioni micron del team, funziona assorbendo le molecole attraverso i suoi grandi pori esterni e sottoponendole a una reazione chimica iniziale.
Quando le molecole naturali passano attraverso i pori interni più piccoli del catalizzatore, subiscono una seconda reazione, che consente a più molecole di essere processate all’interno di un singolo catalizzatore. La professoressa Karen Wilson, ricercatrice co-responsabile, spiega che il nuovo design del team imitava il modo in cui gli enzimi agivano all’interno delle cellule umane.
“I catalizzatori sono stati sviluppati in precedenza, ma questi approcci offrono uno scarso controllo sulla chimica e tendono ad essere inefficienti e imprevedibili”, ha affermato Wilson. “Il nostro approccio bio-ispirato guarda ai catalizzatori della natura – gli enzimi – per sviluppare un modo potente e preciso di eseguire reazioni multiple in una sequenza prestabilita”.
“È COME AVERE UNA LINEA DI PRODUZIONE SU SCALA NANOMETRICA PER REAZIONI CHIMICHE, IL TUTTO RACCHIUSO IN UN’UNICA, MINUSCOLA PARTICELLA DI CATALIZZATORE SUPER EFFICIENTE”.
Anche i catalizzatori spugnosi non contengono metalli e tutto ciò che serve per crearli è un grande contenitore riscaldato, il che li rende relativamente poco costosi da produrre. Di conseguenza, il processo di produzione di biocarburanti a bassa tecnologia del team potrebbe essere adottato nei paesi del terzo mondo, dove le strutture sono un premio e la “povertà energetica” è in aumento.
Con ulteriori ricerche, gli scienziati ritengono anche che il loro catalizzatore potrebbe essere personalizzato per produrre carburante per aerei da rifiuti agricoli o pneumatici in disuso. Per raggiungere questo obiettivo e ridimensionare il loro nuovo processo in un’azienda, il team lo sta attualmente adattando per lavorare con le tecnologie di stampa 3D e alla ricerca di partner commerciali per accelerare il loro lancio commerciale.
“Speriamo anche di espandere la gamma di reazioni chimiche per includere la luce e l’attivazione elettrica per tecnologie all’avanguardia come la fotosintesi artificiale e le celle a combustibile”, ha concluso Lee. “Stiamo cercando di lavorare con potenziali partner commerciali per creare una gamma di catalizzatori disponibili in commercio per diverse applicazioni”.
Energia rinnovabile prodotta additiva
Le complesse geometrie e la compatibilità dei materiali fornite dalla stampa 3D, hanno consentito la fabbricazione di varie parti verdi e processi di energia rinnovabile negli ultimi anni.
Scienziati dell’Università della Tecnologia di Graz , Austria, dell’Università di Vienna e dell’Università FAU di Erlangen-Norimberga (FAU) hanno supermagneti stampati in 3D da utilizzare con dispositivi a energia pulita. L’elemento di metallo terrestre fabbricato dal team è fondamentale nella produzione di turbine eoliche e motori elettrici.
L’azienda di produzione industriale Siemens è in procinto di convalidare i bruciatori stampati in 3D , che potrebbe essere la chiave per un’iniziativa sui combustibili fossili in Svezia. In collaborazione con il fornitore di energia Göteborg Energi , Siemens sta testando la tecnologia delle turbine a gas che consente il funzionamento di combustibili rinnovabili.
La produzione additiva viene utilizzata anche per produrre energia non così rinnovabile e gli scienziati dell’Oak Ridge National Laboratory stanno attualmente stampando in 3D un nucleo di reattore . Il team di Oak Ridge sta utilizzando un approccio assistito da sensori per ottimizzare la produzione del dispositivo e produrre il minor numero di rifiuti possibile.
I risultati dei ricercatori sono descritti in dettaglio nel loro documento intitolato ” Un catalizzatore acido-base gerarchicamente poroso spazialmente ortogonale per reazioni a cascata e antagonistiche “. Lo studio è stato co-autore di Mark A. Isaacs, Christopher MA Parlett, Neil Robinson, Lee J. Durndell, Jinesh C. Manayil, Simon K. Beaumont, Shan Jiang, Nicole S. Hondow, Alexander C. Lamb, Deshetti Jampaiah, Michael L. Johns, Karen Wilson e Adam F. Lee.
Deep fryers with hot bubbling boiling oil on restaurant kitchen