Sfruttare materiali di scarto, come residui agricoli, forestali e dell’industria alimentare, ma anche rifiuti plastici non riciclabili, che tipicamente comportano elevati costi di smaltimento e notevoli problemi ambientali, per generare energia pulita. Si tratta dell’economia circolare, che consente di trasformare un rifiuto in una risorsa energetica.

Quello di cui si occupa la Sotacarbo, istituto di ricerca a Carbonia presso la Grande Miniera di Serbariu, è un processo di “gassificazione”, che trasforma il materiale solido di scarto in un gas combustibile, che può essere usato in piccole applicazioni per produrre energia elettrica e calore e in applicazioni più grandi anche per fare metano o idrogeno, entrambi di origine biologica e quindi rinnovabili.

Per ottimizzare il processo di gassificazione, il gruppo di ricercatori ha messo a punto un metodo di analisi delle reazioni chimiche del processo, e acquisire così i dati necessari alla progettazione degli impianti.

Per i test sono stati usati anche i residui della produzione di due tipi di birra da malto, Pilsner e Weizen, e i dati ottenuti sono già stati utilizzati per la progettazione di un impianto pilota appena installato nel centro ricerche del Sulcis.

Waste-to-Resource: valorizzazione delle trebbie di birra: i primi risultati

Le trebbie di birra, ossia la parte insolubile non degradata dei chicchi d'orzo, costituiscono il principale sottoprodotto nell’industria birraria con una produzione media di circa 20 chili per 100 litri di birra. Ricche di cellulosa, emicellulosa e lignina, rappresentano i candidati ideali per la conversione termochimica in biocombustibili e prodotti chimici nei processi di pirolisi e gassificazione.

Grazie all’analisi termogravimetrica, i ricercatori della Sotacarbo hanno potuto sviluppare un modello cinetico che descrive il comportamento di pirolisi degli scarti di birrificazione provenienti da malti Pilsner e Weizen. I risultati sono stati pubblicati dalla prestigiosa rivista scientifica Renewable Energy in un articolo dal titolo “A comprehensive pathway on the determination of the kinetic triplet and the reaction mechanism of brewer’s spent grain and beech wood chips pyrolysis” (autori: Federica Dessì, Mauro Mureddu, Francesca Ferrara, Alberto Pettinau) e sono a disposizione della comunità scientifica per l'ottimizzazione delle condizioni operative del processo e la progettazione di reattori di gassificazione e pirolisi.

I risultati ottenuti hanno permesso di calibrare e validare un modello di fluidodinamica computazionale (CFD), messo a punto dai ricercatori del NETL (National Energy Technology Laboratory), che consente di prevedere le prestazioni del gassificatore down-draft su scala pilota (40 kWth) in costruzione presso il Centro Ricerche Sotacarbo e progettato specificamente per la valorizzazione di biomasse lignocellulosiche quali le trebbie di birra.

Il lavoro oggetto della ricerca è stato finanziato da Sardegna Ricerche nell’ambito del progetto “Centro di Eccellenza sull’Energia Pulita”.