Nuovo processo di dissoluzione del legno per l'industria della carta, biocarburanti, tessuti e abbigliamento ...
Una collaborazione americano-britannica tra due scienziati del Dipartimento di Chimica della Queen's University di Belfast e ricercatori dell'Università dell'Alabama (Stati Uniti) ha permesso di sviluppare un nuovo processo ecologico per la dissoluzione del legno di conifere o legni duri come il pino giallo meridionale e la quercia rossa per facilitarne la trasformazione in biocarburanti, tessuti, abbigliamento e carta.
Oggi, la maggior parte dei produttori utilizza il processo Kraft [1] per sciogliere il legno. Nell'industria della carta, questo processo rappresenta circa l'80% della produzione mondiale di cellulosa. A differenza del processo Kraft altamente inquinante, la tecnica sviluppata alla Queen's University di Belfast è a bassa tossicità e biodegradabile. Consiste nel dissolvere completamente i trucioli di legno in una soluzione ionica liquida, [C2mim] OAc (acetato di etil-3-metilimidazolio). La completa dissoluzione del legno viene completata riscaldando il prodotto risultante dalla dissoluzione in un bagno d'olio. È anche possibile accelerare questa dissoluzione mediante pulsazioni a microonde o irradiazione ultrasonica. Il team di ricercatori ha anche dimostrato che [C2mim] OAc è un solvente migliore per il legno rispetto a [C4mim] Cl (1-butil-3-metilimidazolio cloruro). Inoltre tre variabili, ovvero il tipo di legno, la massa iniziale del campione da sciogliere o la dimensione delle particelle di legno; influiscono sulla dissoluzione e sui tassi di dissoluzione. Ad esempio, il legno di quercia rossa si dissolve molto meglio e più velocemente del pino di palude.
Secondo il dott. Héctor Rodriguez: “Questa scoperta è un passo importante verso lo sviluppo del concetto di bioraffineria, in cui la biomassa viene trasformata per produrre un'ampia varietà di sostanze chimiche. Ciò potrebbe dar vita a un'industria chimica veramente sostenibile basata su bio-risorse rinnovabili ”.
Al fine di migliorare la tecnica, gli scienziati stanno valutando l'aggiunta di additivi ecologici al liquido ionico o l'utilizzo di catalizzatori. I ricercatori sperano alla fine di ottenere una migliore dissoluzione, anche in condizioni più flessibili di temperatura e pressione, e si sforzano anche di ottenere una completa separazione dei diversi elementi contenuti nel legno (cellulosa, lignina) in un unico passaggio. . I due team desiderano inoltre estendere il processo a materiali organici ricchi di oli essenziali che possono poi essere utilizzati in processi come la produzione di profumi.
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[1] Il processo di Kraft
È il metodo di produzione più utilizzato tra i processi di produzione di pasta chimica. Durante questo processo il legno, tagliato a pezzi o in trucioli, viene cotto nella soda caustica in modo da eliminare quanta più lignina possibile trattenendo la cellulosa. In questo processo, i prodotti chimici di cottura attivi (white liquor) sono l'idrossido di sodio (NaOH) e il solfuro di sodio (Na2S).
La polpa ottenuta al termine di questo processo permette di ottenere un cartone di colore scuro, dovuto ai residui di lignina che rimangono dopo la cottura. Per ottenere una carta più o meno bianca, possono essere utilizzati diversi tipi di agenti sbiancanti: cloro, biossido di cloro (o biossido di cloro), ossigeno, ozono o acqua ossigenata. Tuttavia, i migliori risultati durante le fasi di sbiancamento si ottengono utilizzando il cloro che scioglie tutta la lignina ancora presente senza danneggiare la cellulosa, che diventa totalmente bianca e rimane bianca per diversi anni.
A causa della natura chimica di questo processo, l'industria della cellulosa e della carta rilascia una grande quantità di sostanze inquinanti diluite in un grande volume di effluenti. Questi effluenti possono contenere, ad esempio, composti organoclorurati come diossine e furani clorurati, tracce di PCB, composti fenolici, ecc.
Fonte: BE UK