La produzione di bio-olio comporta la conversione della biomassa in prodotti utilizzabili.
Questo processo utilizza tipicamente la pirolisi o la liquefazione idrotermale.
Questi metodi scompongono la biomassa in bio-olio, biochar e gas.
I prodotti finali dipendono da diversi fattori.
Questi fattori includono il tipo di materia prima, il pretrattamento, il processo, le condizioni operative e l'aggiornamento.
Che cos'è il bio-olio?
Il bio-olio è un liquido organico di colore marrone scuro.
Viene prodotto dalla biomassa attraverso la pirolisi.
Il bio-olio è composto principalmente da composti ossigenati.
Questi composti gli conferiscono un'elevata instabilità termica e un basso potere calorifico.
Di conseguenza, il bio-olio grezzo ha applicazioni limitate.
Può essere utilizzato solo come combustibile per caldaie, non per motori.
Il bio-olio grezzo da biomassa legnosa ha proprietà scadenti.
Queste proprietà includono un basso potere calorifico, un elevato contenuto di acqua e l'acidità.
Come si forma il bio-olio?
Il bio-olio si forma attraverso la frammentazione e la depolimerizzazione simultanea di cellulosa, emicellulosa e lignina.
Ciò avviene durante la pirolisi rapida della biomassa.
Il rapido riscaldamento della biomassa e il rapido spegnimento del vapore producono bio-olio.
La resa di bio-olio dalla pirolisi rapida è tipicamente intorno al 50-70% in peso su base di biomassa secca.
Il bio-olio contiene un elevato contenuto di acqua e centinaia di componenti organici.
Questi componenti includono acidi, alcoli, chetoni, furani, fenoli, eteri, esteri, zuccheri, aldeidi, alcheni, composti di azoto e ossigeno.
Presenta inoltre molecole reattive e specie oligomeriche con pesi molecolari superiori a 5000.
Ciò lo rende instabile anche a temperatura ambiente.
Perché il bio-olio ha bisogno di essere aggiornato?
A causa dei suoi problemi, il bio-olio deve essere migliorato prima di essere utilizzato come carburante per motori.
L'aggiornamento comporta trattamenti fisici e chimici.
Questi trattamenti eliminano problemi quali l'elevato contenuto di acidi, l'elevato contenuto di acqua e l'elevata instabilità ossidativa e termica.
I trattamenti fisici comprendono la rimozione del carbone attraverso la filtrazione e l'emulsionamento degli idrocarburi per garantire la stabilità.
Anche i bio-oli vengono frazionati, ma dopo aver effettuato i trattamenti chimici.
I trattamenti chimici comprendono l'esterificazione, la de-ossigenazione/idrogenazione catalitica, il cracking termico, l'estrazione fisica e la produzione/gassificazione di syngas.
Quali sono i limiti e le potenzialità del bio-olio?
Sebbene il bio-olio abbia i suoi limiti, può comunque essere utilizzato come combustibile per caldaie o trasformato in combustibili rinnovabili per il trasporto.
Il suo valore di combustibile è generalmente pari al 50-70% di quello dei combustibili a base di petrolio.
Tuttavia, la sua composizione lo rende termicamente instabile e difficile da distillare o raffinare ulteriormente.
Pertanto, sono necessarie ulteriori ricerche per produrre bio-olio di qualità superiore.
Nonostante ciò, il bio-olio ha una densità maggiore (>1 kg L-1) rispetto alle materie prime da biomassa.
Questo lo rende più economico da trasportare.
Ciò apre la possibilità di un modello di lavorazione distribuito.
In questo modello, i pirolizzatori su piccola scala convertono la biomassa in bio-olio nelle aziende agricole.
Poi, il bioolio viene trasportato in un luogo centralizzato per la raffinazione.
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