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Trasformare Slash in denaro
Una piccola azienda di Ottawa, in Canada, afferma di aver sviluppato un modo economico per trasformare la vasta offerta di rifiuti forestali del Nord America, chiamata slash, in un liquido a emissioni zero per la produzione di energia e di prodotti chimici.
Il sistema di pirolisi modulare di Advanced Biorefinery è progettato per l'uso nella foresta. Il sistema completo include anche un reattore e un condensatore, non mostrati qui. (Credito: Adam Valenta)
Il suo approccio si basa su un impianto di pirolisi modulare e veloce da montare che può seguire le aziende di legname nella boscaglia e convertire direttamente i loro residui di scarto in un combustibile rinnovabile a combustione pulita.
I ritagli, noti anche come taglio della foresta, sono i rami, le cime, i ceppi e le foglie indesiderati che vengono rimossi durante il disboscamento e tipicamente bruciati in pile ai lati delle strade.
È un'enorme quantità di energia sprecata. Solo negli Stati Uniti, secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, il 16% del legno derivante dalle attività di disboscamento è ridotto, ovvero 49 milioni di tonnellate nel 2004.
Il problema è che il taglio della foresta è un materiale ingombrante e a bassa densità di solito situato in aree remote di disboscamento, afferma Peter Fransham, presidente di Advanced Biorefinery. Questa materia prima abbondante, essenzialmente gratuita, è troppo costosa da raccogliere e trasportare, dice, in particolare se la raffineria più vicina si trova a più di 60 miglia di distanza.
Non ci vuole molto prima che il costo del trasporto su gomma superi il valore della biomassa, afferma Fransham, che è anche ingegnere e ricercatore. Quindi Advanced Biorefinery ha ribaltato il problema. Portiamo la macchina alla biomassa anziché la biomassa alla macchina, dice.
Quella macchina è un impianto di distillazione a secco trasportabile in grado di trasformare 55 tonnellate secche di foresta tagliata al giorno in una miscela che include il 60 percento di olio biologico e il 40 percento di carbone, cenere e gas sintetico.
Il bioolio verde, che non contiene anidride solforosa e metà dell'ossido di azoto del petrolio convenzionale, può essere bruciato in caldaie, turbine e generatori diesel per produrre calore ed energia. Contiene anche acido acetico, acetolo, gliossale e acido formico, che possono essere utilizzati in numerosi mercati chimici, dagli alimenti ai fertilizzanti.
E ovviamente i costi di trasporto vengono drasticamente ridotti elaborando la biomassa in loco e convertendola in liquido ad alta densità, che racchiude molta energia in una frazione del volume, afferma Fransham, che ha lavorato al suo sistema per 18 anni.
Se guardi il valore che va lungo l'autostrada, [il contenuto di] un camion di cippato ha un valore di $ 1.000, mentre un carico di una cisterna di olio biologico ha un valore di circa $ 8.000.
Un'innovazione chiave dietro l'impianto di Advanced Biorefinery è il suo design modulare e autosufficiente. Il sistema è composto da sei moduli, ciascuno alto circa otto piedi, largo otto piedi e lungo 20 piedi. Sono facilmente trasportabili su camion portacontainer e possono essere imbullonati insieme e operativi entro una settimana dall'arrivo in un sito.
Quello che hanno al centro funziona in modo molto elegante, afferma Rick Whittaker, vicepresidente degli investimenti presso Tecnologia per lo sviluppo sostenibile Canada (SDTC), una fondazione senza fini di lucro che fornisce finanziamenti in fase iniziale per le aziende di tecnologie pulite.
SDTC ha annunciato a luglio che avrebbe contribuito al finanziamento di un progetto pilota che coinvolgeva Advanced Biorefinery e un importante operatore forestale nell'Ontario settentrionale. Ora devono dimostrare al cliente che funziona. Sono pronti a portarlo su una scala più ampia, afferma Whittaker.
Il processo di pirolisi rapida che usano è familiare. L'impianto riscalda rapidamente la biomassa a 1.000 gradi F in un ambiente affamato di ossigeno, frantumando la sua struttura molecolare e producendo il petrolio, insieme a carbone e gas.
Fransham afferma che molti impianti di pirolisi, compresi quelli basati su progetti a letto fluido popolari ma complessi, erano difficili da scalare senza sacrificare la modularità. Ha deciso di progettare un sistema più flessibile e semplice in cui la biomassa viene vaporizzata quasi istantaneamente da graniglia di acciaio caldo, che trasferisce il calore in modo più efficiente rispetto ad altri approcci.
Per rendere il processo più efficiente dal punto di vista energetico, la graniglia d'acciaio viene fatta circolare utilizzando coclee invece di soffianti ad aria compressa più energivori. Il carbone e i gas prodotti vengono catturati dai vapori caldi e riciclati come combustibile per l'alimentazione del sistema e per la pre-essiccazione del taglio, che può contenere fino al 50 percento di acqua.
L'azienda di Fransham è entrata abbastanza presto, e sono una delle prime a parlarne e ad iniziare effettivamente a costruire questo tipo di macchina, afferma David Layzell, esperto di bioenergia e scienze delle piante presso la Queen's University di Kingston, in Ontario.
Layzell, che ricopre anche il ruolo di CEO e direttore della ricerca per il think-tank sulla biomassa Fondazione BIOCAP Canada , afferma che i primi lavori di Fransham stanno iniziando a ispirare altri nel campo. La competizione tra questi gruppi che cercano tutti di farlo funzionare è esattamente ciò di cui abbiamo bisogno, dice.
La tecnologia ha anche catturato l'interesse del governo dell'Ontario. Due anni fa, il ministro delle risorse naturali della provincia ha preso un volo di routine sul nord dell'Ontario ed è rimasto scioccato nel vedere pennacchi di fumo emergere da gruppi di tagli di foresta bruciati lungo la strada. Ha pensato che fosse un peccato che tutto andasse per aria, dice Larry Skinkle, coordinatore della biomassa per la sezione forestale del ministero. Dopo aver studiato una serie di tecnologie, il ministero ha contattato Fransham e gli ha chiesto di costruire un prototipo per la provincia.
Skinkle afferma che il governo, riconoscendo che la tecnologia potrebbe sbloccare un nuovo flusso di entrate per un'industria forestale in difficoltà, mentre allo stesso tempo raggiunge obiettivi ambientali, spera che un impianto dimostrativo stimolerà i test del sistema a livello di settore.
È stato costruito, dice. Il prossimo passo è trasportarlo nella boscaglia per dimostrarne la piena trasportabilità.
Il design modulare lo rende facile da trasportare. Anche la manutenzione e le riparazioni sono meno fastidiose. Se uno dei moduli è danneggiato a causa di un carrello elevatore che lo investe, potremmo estrarre quel modulo, sostituirlo e tornare operativo in pochissimo tempo, afferma Fransham, aggiungendo che è possibile effettuare aggiornamenti ai singoli moduli senza mettendo fuori servizio l'intero impianto.
Fransham stima che con 2.000 delle sue macchine installate in tutto l'Ontario, ogni giorno potrebbe essere prodotto abbastanza petrolio verde per fornire energia elettrica a due milioni di case. Ma le opportunità di mercato si estendono naturalmente agli Stati Uniti e al Canada, nonché alle operazioni forestali in Cina e India, dove la produzione distribuita di carburante e la generazione di energia potrebbero essere una combinazione perfetta per le comunità remote.
Per sfruttare il mercato degli Stati Uniti, Advanced Biorefinery condivide la sua proprietà intellettuale con Florence, con sede in AL Renewable Oil International , che sta tentando di stabilire un proprio impianto dimostrativo in Massachusetts.
Il Canada non è un mercato abbastanza grande per questi ragazzi, afferma Whittaker di Sustainable Development. Quindi li incoraggiamo, dopo averlo dimostrato, ad espandersi davvero a livello globale. Come la tendenza nella generazione distribuita di energia, Whittaker ritiene che il concetto di produzione distribuita di biocarburanti abbia un potenziale simile. Ha molto senso economico farlo.
Queen's Layzell afferma che la parte migliore della conversione dei rifiuti di biomassa, sia che si tratti di tagli forestali o residui di colture, in bioolio o etanolo è che si ottiene molta più energia di quanta ne si inserisca. Se coltivare mais per produrre etanolo produce solo 1,5 volte il ritorno di energia, stima che l'utilizzo dei rifiuti forestali offra un rendimento almeno quadruplo.
Man mano che aziende come Advanced Biorefinery e altre iniziano a implementare queste tecnologie, ci saranno miglioramenti dell'efficienza energetica e altri guadagni, afferma Layzell. Se riesci a ottenere quattro [volte il ritorno di energia] ora, potresti essere in grado di ottenerne sei in 15 anni. C'è un'opportunità per dimostrarlo, ma siamo davvero nelle fasi iniziali.