C’è una differenza fondamentale tra bruciare la legna e riscaldarla finché non si rompe. Bruciare è combustione. Ha bisogno di ossigeno. Crea cenere, fumo e calore. La pirolisi è diversa. Si tratta di una decomposizione chimica guidata dal calore in un ambiente privo di ossigeno (o quasi privo di ossigeno).
Questa distinzione è importante. Quando bruci qualcosa, reagisci con l’aria. Quando lo pirolizzi, lo stai cucinando a parte. Il processo inizia nel momento in cui si applica il calore. È il primo passo nella gassificazione e nella combustione, ma è un metodo unico per la lavorazione di materiali organici a base di carbonio.
La meccanica del calore e dell’assenza
Il tasso di pirolisi aumenta con l’aumentare della temperatura. Le operazioni industriali spesso superano i 430 °C (circa 800 °F). Le operazioni più piccole e delicate potrebbero utilizzare temperature molto più basse. L’obiettivo è lo stesso: rompere i legami molecolari senza introdurre ossigeno.
Il risultato è un mix di tre prodotti distinti. Ottieni componenti gassosi. Si ottiene un residuo solido composto da carbonio e cenere. E ottieni un liquido noto come olio pirolitico o bio-olio. A volte questo liquido viene chiamato catrame.
Due esempi storici definiscono gran parte della nostra comprensione qui. Riscalda la legna senza ossigeno e ottieni biochar, una forma di carbone. Riscalda il carbone e otterrai la coca cola. La coca cola funge da combustibile industriale e da scudo termico. Entrambi sono solidi stabili lasciati dopo che le parti più volatili sono state espulse sotto forma di gas o petrolio.
Pulizia dei contaminanti
La pirolisi non significa solo produrre carburante. È uno strumento potente per ripulire i pasticci. Nello specifico, tratta i contaminanti organici.
Il processo funziona in due modi. Il primo è la distruzione. Il calore scompone i contaminanti organici complessi in composti con pesi molecolari inferiori. Il secondo è la rimozione. I contaminanti vengono separati dal materiale che hanno inquinato, anche se non vengono completamente distrutti.
Ciò è utile per le sostanze che “si spezzano” o si decompongono sotto il calore. I policlorobifenili (PCB), le diossine e gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono ottimi esempi. La pirolisi smantella queste pericolose molecole organiche.
Non funziona su tutto. I materiali inorganici come i metalli non possono essere rimossi o distrutti con questo metodo. Tuttavia, la pirolisi può rendere questi metalli inerti, stabilizzandoli in modo che non si disperdano nell’ambiente.
Pneumatici e fanghi
Le applicazioni ambientali sono i luoghi in cui la tecnologia diventa pratica. Considera gli pneumatici dei veicoli. Costituiscono un enorme problema di discarica. Molte regioni hanno difficoltà con il volume. Quando bruciati negli inceneritori tradizionali, i pneumatici rilasciano nell’aria IPA e metalli pesanti.
La pirolisi offre un percorso più pulito. Riscaldando i pneumatici in assenza di ossigeno, li scomponi in tre flussi utili. Ottieni gas e petrolio, che possono servire da carburante. Ottieni nerofumo. Questo residuo solido è prezioso. Agisce come riempitivo nei nuovi prodotti in gomma. Funziona nei filtri. Viene utilizzato nelle celle a combustibile.
I fanghi di depurazione sono un altro obiettivo. Il trattamento delle acque reflue lascia materiale semisolido ricco di sostanze nutritive ma anche di contaminanti. La pirolisi può rimuovere gli inquinanti organici come gli ormoni sintetici da questi fanghi. Neutralizza anche i metalli pesanti. Il risultato è un materiale che può essere utilizzato in tutta sicurezza come fertilizzante.
Biomassa e Bio-Olio
La promessa della tecnologia verde risiede nella biomassa. Materiali biologici come legno, canna da zucchero e altre colture sono potenziali sostituti dell’energia basata sul petrolio.
La biomassa è complessa. Contiene cellulosa, emicellulosa e lignina. La pirolisi attacca queste strutture. Il calore provoca la disintegrazione della cellulosa e dell’emicellulosa. Anche una parte della lignina si decompone. Queste molecole più piccole escono come gas.
Quando raffreddi il gas, si condensa. Diventa bio-olio. La massa rimanente, soprattutto la lignina che non è evaporata, rimane sotto forma di biochar solido. Vengono prodotti anche gas non condensabili.
Questo processo crea una fonte di combustibile liquido dai rifiuti agricoli. Crea un solido pozzo di carbonio sotto forma di biochar. Genera gas per produrre energia. Il tutto senza bruciare la biomassa nel senso tradizionale.
La chimica è semplice. Le applicazioni sono vaste. Prendiamo cose che solitamente buttiamo via o bruciamo e le trasformiamo in risorse attraverso il calore e il silenzio. Il resto dipende da come lo ridimensioneremo.
