Bologna (Fabrizio Cavani) – Il tema dell’efficienza energetica e dello sviluppo sostenibile sono compresi nelle direttrici di cambiamento che influenzano i percorsi innovativi definiti dalla strategia di specializzazione Intelligente (S3) della Regione Emilia-Romagna. In particolare, la priorità strategica C punta ad orientare i percorsi innovativi verso una delle tre principali direttrici di cambiamento socioeconomico indicate sia dall’unione europea in Europa 2020, che dalle analisi di scenario di mediolungo periodo: Sviluppo Sostenibile, Vita Sana e attiva e Società dell’informazione e della comunicazione. Il principio della crescita sostenibile caratterizza tutti gli assi prioritari del POR; fra questi, “il recupero, riciclaggio e riutilizzo di materiali, scarti e sottoprodotti in tutte le possibili forme, anche a fini energetici per un uso razionale delle risorse”, è declinato come innovazione per la promozione della “green and blue economy”. Il potenziamento del livello innovativo regionale in risposta a questo driver può dar luogo a nuovi sviluppi produttivi, attraverso un diverso utilizzo delle materie prime e il riutilizzo di scarti e rifiuti. In questo contesto, la trasformazione di derivati delle biomasse a prodotti di più alto valore aggiunto da impiegare come “building blocks” per la grande distribuzione o per la chimica fine, interessa le piccole, medie e grandi imprese del territorio emiliano romagnolo che, in linea con i piani strategici della regione, volgono lo sguardo verso la protezione ambientale. Altro obiettivo strategico riguarda la riduzione dell’impiego di fonti fossili a favore di fonti rinnovabili e diventa ancor più marcato se si valuta la possibilità di impiegare reagenti di scarto contenendo l’accumulo di rifiuti (Clust-ER Greentech Value-Chain SASE – Sostenibilità Ambientale e Servizi Ecosistemici – Obiettivo Strategico 6 – Economia circolare e sviluppo sostenibile. Il progetto verterà sulla trasformazione di materie prime derivanti dagli scarti della produzione vitivinicola. Questo settore è di particolare interesse in quanto la regione Emilia Romagna rappresenta una delle culle della produzione vitivinicola nazionale con una produzione di vino oscillante fra i 6 e i 7 milioni di ettolitri l’anno. Questa produzione è resa possibile dalla coesistenza sia di piccole cantine che di grandi aziende. Tra quest’ultime, CAVIRO, con sedi nel faentino, nel modenese e nel forlivese è una delle maggiori produttrici e distributrici di derivati della viticoltura della regione Emilia Romagna. Le miscele di bio-etanolo così ottenute, che acquisiscono quindi connotazione di rifiuto industriale, possono essere valorizzate attraverso una reazione catalitica di omologazione (nota come reazione di Guerbet) che consente di ottenere miscele di alcoli a catena più lunga lineari o ramificati. Configurandosi metanolo e aldeidi come reagenti o intermedi della reazione la valorizzazione può essere estesa a tutta la miscela di scarto rendendo il processo conveniente anche da un punto di vista di economia atomica. Queste miscele di alcoli superiori (?C4) possono essere impiegate come: Additivi per bio-carburanti, hanno una affinità migliore per i carburanti rispetto all’etanolo, nonché un contenuto energetico superiore; Lubrificanti per applicazioni in campo automobilistico o in cosmesi, utilizzati tal quali o tramite la reazione di esterificazione tra alcoli superiori ed acidi grassi; Il butanolo in particolare può essere impiegato come building-block nella sintesi di anidride maleica, intermedio per la sintesi di resine speciali e per reazioni di chimica fine. La possibilità di ottenere questi composti ad elevato valore aggiunto attraverso la trasformazione di alcoli di scarto dell’industria agroalimentare locale garantirebbe la valorizzazione di rifiuti, per esempio a bio-additivi per carburanti, bio-surfattanti, bio-emulsonanti e bio-lubrificanti, aumentando la sostenibilità ambientale dei relativi processi di sintesi anche in termini di economia circolare. Il potenziale innovativo rispetto alla produzione attuale di questi bio-derivati dell’etanolo è rappresentato dall’alimentazione al processo che sostituirebbe il combustibile fossile, in parte, con un bio-substrato rinnovabile. In questo contesto il progetto di alta formazione alla ricerca si propone di studiare e sviluppare un nuovo processo di trasformazione catalitica del bioetanolo di scarto a miscele di alcoli superiori. Questo processo sarebbe in grado di rispondere all’esigenza di sostituire i processi tradizionali di trasformazione di derivati petrolchimici per la produzione di carburanti e altri composti chimici, con una metodologia innovativa di raffinazione e trasformazione dei derivati da rifiuti e da biomasse di seconda generazione (ovvero per usi non destinati all’alimentazione), utili per svariate applicazioni industriali: bio-carburanti con caratteristiche energetiche simili e buona miscibilità rispetto ai carburanti tradizionali; bio-surfattanti, bio-emulsionanti e bio-lubrificanti di grande interesse per numerose aziende regionali potenziali end-users. L’aumento in efficienza del suddetto processo consentirebbe di creare una filiera virtuosa che a partire da bio-etanolo di scarso o nullo valore garantirebbe la produzione di miscele di alcoli ad alto valore aggiunto in termini energetici o di proprietà chimico-fisiche applicabili come carburanti, lubrificanti, surfattanti o emulsionanti, rispondendo al bisogno di sviluppo di nuovi processi che seguono i principi di “green chemistry” e di economia circolare. In questo contesto, la reazione di Guerbet, fornisce un meccanismo ideale per questo tipo di trasformazione. Nonostante l’apparente semplicità del meccanismo, questa reazione, sebbene conosciuta da ormai un secolo, continua a presentare problemi di selettività a causa di reazioni consecutive che portano alla formazione di alcoli polimerici insolubili, prodotti secondari indesiderati. Negli ultimi anni, dal risveglio dell’interesse per questo tipo di trasformazione grazie alle caratteristiche “green” del processo (reazione catalitica, basse pressioni di esercizio e buona economia atomica, con l’idrogeno prodotto nella prima parte della reazione che viene reimpiegato nella seconda), ha portato allo studio di numerosi catalizzatori eterogenei che però all’aumentare della conversione perdono in selettività. Recentemente la comunità scientifica che si dedica alla risoluzione di questo problema si è orientata verso l’impiego di catalizzatori omogenei. Anche in questo settore, a partire dall’arte nota, si rende necessario l’impiego di un sistema catalitico più selettivo e più efficiente in modo da poter risolvere il problema tecnico legato ai sottoprodotti e il costo energetico globale del processo con riferimento alle fasi di separazione e recupero di reagenti, prodotti e catalizzatore.