Referente: Vittoria Fatta
Le biomasse costituiscono un’importante fonte di materie prime di tipo rinnovabile da cui è possibile ricavare sia energia termica ed elettrica, sia una vasta gamma di altri bio-prodotti di cui, alcuni, come i biocarburanti e biocombustibili, utilizzabili a loro volta per la produzione di energia, altri, come le molecole e i materiali bio-based, destinati a sostituire nel tempo la propria controparte non rinnovabile, nel mercato delle plastiche, dei materiali, degli intermedi chimici e dei prodotti ad alto valore aggiunto.
Le attività della tematica sono svolte nell’ambito della Divisione BBC e consistono nello sviluppo e l’ottimizzazione di processi produttivi e di layout di impianto, che rispondono alla necessità di supportare l’industria nazionale ad adottare soluzioni innovative nel campo della produzione di elettricità, calore, vettori energetici e prodotti bio-based a partire dalle biomasse. La Divisione dispone di importanti infrastrutture di ricerca su scala laboratorio, impianti pilota e piattaforme tecnologiche polifunzionali, oltre che del know-how e dell’esperienza del proprio personale, che consentono di dare concretezza a tale obiettivo.
Alcune attività di ricerca in atto riguardano lo studio dei processi termochimici di gassificazione/pirolisi delle biomasse, su varie scale, e delle soluzioni di impiego del gas di sintesi prodotto, in particolare come combustibile o come precursore di molecole di metanolo (MeOH), dimetil etere (DME), e carburanti liquidi derivanti dal processo Fischer-Tropsch, garantendo, un’alternativa di tipo «green» alla sintesi di queste sostanze.
Altre attività si focalizzano invece sui processi di pretrattamento mediante steam explosion che consente il frazionamento della biomassa nei suoi tre componenti principali (cellulosa, emicellulosa, lignina) rendendoli così idonei all’attacco microbico caratteristico dei processi biochimici. Questi ultimi sono anch’essi oggetto di studio e sperimentazione da parte dei ricercatori della Divisione. In particolare, ci si riferisce all’idrolisi enzimatica e alla fermentazione di carboidrati provenienti da biomasse come cardo, guayule, canna comune, paglia, eucalipto etc., finalizzati alla produzione di bioetanolo, acido lattico e oli microbici e alla fermentazione del gas di sintesi, per dare alcoli e acidi organici a piccola catena.
Un’altra importante infrastruttura consente la conversione chimica di diversi feedstock rinnovabili, tra cui oli vegetali e derivati in biolubrificanti e biofuels, attraverso percorsi di sintesi, che prevedono processi di oligomerizzazione e idrogenazione.
Un ulteriore focus di ricerca importante è lo studio di schemi impiantistici basati sul concetto di bioraffineria, finalizzata ad una produzione multi-output e ad un recupero sempre più spinto dei sottoprodotti (cascami) ottenuti, in cui i processi di recupero dei cascami puntano principalmente alla valorizzazione di biochar, bio-oli e lignina.
L’implementazione di un portale Web-GIS, in grado di consentire la georeferenziazione, a livello nazionale, della tipologia, quantità e disponibilità di biomasse, con particolare riferimento agli scarti e ai residui di lavorazione delle attività agroindustriali (filiere agroenergetiche locali) e integrato con funzioni avanzate e modelli previsionali di supporto alle decisioni, costituisce un completamento a questo tipo di attività, insieme alla modellizzazione e simulazione di processo, allo studio della fattibilità tecnico-economica e alla valutazione dell’impatto ambientale delle varie configurazioni di bioraffineria.
Costituiscono, infine, parte delle attività di ricerca anche la produzione di biocatalizzatori attraverso le scienze omiche: biotecnologie molecolari (trascrittomica, gene editing, Mutagenesi, ecc.), metagenomica, bioremediation, collezioni microbiche, entomologia applicata alla chimica verde.