Sostanze chimiche industriali prive di petrolio greggio

Gli alcani a catena corta che contengono fino a quattro atomi di carbonio e il biossido di carbonio (CO2), presenti nel gas naturale, nel carbone e nella biomassa, potrebbero sostituire gli idrocarburi a catena lunga ricavati dal petrolio come materia prima per altre sostanze chimiche. Si tratta, tuttavia, di molecole estremamente stabili e non reattive, che si prestano difficilmente a essere convertite in prodotti a elevato valore aggiunto.

Gli scienziati hanno avviato il progetto CARENA (Catalytic membrane reactors based on new materials for C1-C4 valorization), finanziato dall’UE, allo scopo di ridurre la dipendenza dell’industria chimica dal petrolio greggio. I partner stanno sviluppando membrane e catalizzatori in grado di convertire materie prime alternative in sostanze chimiche per applicazioni e prodotti energetici, come solventi, adesivi e rivestimenti protettivi. Il termine del secondo periodo progettuale ha segnato il raggiungimento di enormi progressi su tutti i fronti.

Nuovi metodi di preparazione hanno condotto alla produzione di membrane innovative caratterizzate da un maggior livello di selettività a temperature più elevate e da proprietà regolabili in termini di separazione dei gas. Inoltre, un nuovo catalizzatore in grado di velocizzare la conversione del metanolo e della CO2 in dimetilcarbonato, un’importante sostanza chimica industriale, presenta una temperatura di esercizio equivalente a quella delle nuove membrane.

Gli scienziati si stanno inoltre occupando dell’applicazione di protocolli di caratterizzazione e di prova innovativi in grado di potenziare le caratteristiche delle membrane esistenti. Un nuovo metodo è in grado di prevedere le caratteristiche delle membrane in perovskite a partire dall’analisi della polvere di partenza, determinando, in tal modo, una velocizzazione del processo di sviluppo. Prove non distruttive in loco e tecniche analitiche contribuiscono al processo di ottimizzazione dei materiali e di trattamento in condizioni realistiche. Infine, prove a lungo termine condotte su membrane a base di palladio in grado di selezionare l’idrogeno hanno illustrato il meccanismo principale alla base della perdita di selettività, aprendo la strada a nuove possibilità in termini di estensione del ciclo di vita.

L’obiettivo finale consisteva nella dimostrazione di una membrana potenziata. I ricercatori hanno testato un reattore con reforming di vapore a 24 membrane in grado di realizzare la conversione richiesta con temperature di esercizio di gran lunga inferiori rispetto a un processo tradizionale.

La tecnologia del reattore catalitico a membrana sviluppata nell’ambito del progetto CARENA offrirà un sostegno importante all’industria chimica, che finora si è affidata al petrolio greggio come materia prima per la sintesi di diversi prodotti. Superando la sfida legata alla conversione di idrocarburi a catena corta da gas naturale e altre fonti in precursori utili si potrà ottenere l’indipendenza per la produzione di sostanze chimiche UE.