Una delle principali attività sviluppate da Sotacarbo negli ultimi dieci anni è lo sviluppo di tecnologie per la valorizzazione energetica di materiali di scarto (biomasse e rifiuti plastici) per ottenere un gas ricco in idrogeno utilizzabile per la produzione di energia elettrica e termica.

La crescita industriale e l’aumento della popolazione globale registrati negli ultimi anni contribuiscono all’incremento della produzione di rifiuti speciali e urbani.

Tra questi, i materiali plastici sono presenti ovunque nella nostra vita quotidiana: sono utilizzati negli imballaggi, nell’edilizia, nelle auto, nell’agricoltura e in svariati altri settori. Rispetto agli anni ’60 la produzione di plastica è venti volte superiore, e si prevede che quadruplicherà entro il 2050. In Europa il metodo più utilizzato (circa il 40%) per smaltire i rifiuti di plastica è il riciclaggio. A seguire c’è, invece, il recupero energetico (circa 35%) che riguarda principalmente i materiali plastici non riciclabili e che consiste nel trasformarli in calore, elettricità o combustibili.

Il “problema” plastica, perciò, richiede interventi urgenti e mirati: alcuni tipi di imballaggi in plastica monouso saranno vietati dal 2030 ed entro il 2029 il 90% dei contenitori per bevande in plastica (fino a tre litri) dovranno essere raccolti separatamente.

Per quanto riguarda i rifiuti plastici non riciclabili (circa il 60%), è fondamentale la valorizzazione tramite il recupero energetico, con processi sostenibili per l’ambiente. Il recupero energetico è il processo di utilizzo di energia che altrimenti andrebbe persa o dispersa. Tra le principali forme di recupero vi sono la termovalorizzazione dei rifiuti, l’utilizzo del combustibile derivato dai rifiuti e il recupero del calore.

Da tempo, Sotacarbo lavora alla messa a punto e all’ottimizzazione sperimentale di un processo avanzato che consenta di produrre energia pulita da quelle plastiche non riciclabili, attraverso la gassificazione.

La gassificazione è uno dei processi termochimici più promettenti tramite cui le biomasse o i rifiuti solidi sono convertiti in gas sintetico, denominato syngas. Tale processo rappresenta una soluzione flessibile per gestire rifiuti di plastica non riciclabili, anche miscelati, per valorizzarli attraverso la conversione in altri prodotti chimici e altri vettori di energia (come l’idrogeno) ottenendo anche una riduzione dell’impatto ambientale. Attraverso una serie di reazioni che avvengono all’interno di un reattore (gassificatore) ad alta temperatura (800 °C) in presenza di aria, ossigeno e/o vapore, si produce il cosiddetto syngas, una miscela di composti chimici utilizzabili per la produzione di energia elettrica o di combustibili sintetici. A seconda delle specifiche applicazioni della tecnologia, il gas prodotto deve avere delle caratteristiche ben precise: buon contenuto energetico (alto potere calorifico), bassa concentrazione di specie inquinanti e, obiettivo della ricerca Sotacarbo, un’elevata concentrazione di idrogeno.

Elemento innovativo della ricerca condotta è quello di operare la gassificazione con ossigeno e vapore, rispetto a quella condotta con aria, con l’obiettivo di incrementare la concentrazione di idrogeno nel syngas riducendo quella di azoto, specie inerte e dal contributo energetico nullo. La sperimentazione recentemente condotta presso gli impianti del Centro Ricerche ha permesso di ottenere risultati molto incoraggianti arricchendo l’aria con l’80% di ossigeno e ottenendo un syngas con una concentrazione di idrogeno pari all’11%. I risultati ottenuti preludono a una produzione di syngas ancor più ricco di idrogeno, andando a utilizzare, al posto dell’aria, solo ossigeno e vapore. L’ostacolo principale allo sviluppo, anche industriale, di tale processo di gassificazione delle plastiche è la presenza di elevate quantità di catrame (tar ovvero composti organici a elevato peso molecolare). Per ovviare a questo problema, l’impianto di gassificazione FABER è stato dotato di un innovativo sistema di pulizia del syngas, operante sia a freddo che a caldo (con catalizzatori). In questo modo, il syngas ottenuto, in funzione della sua purezza, può essere utilizzato in applicazioni differenti (ad es. turbine a gas, motori a combustione interna, fuel cells) per la generazione elettrica, o convertito in idrogeno o altri combustibili sintetici.

I risultati raggiunti durante le ultime campagne sperimentali, realizzate nell’ambito del progetto nazionale della Ricerca di Sistema Elettrico, saranno presentati dai ricercatori Sotacarbo a Praga tra il 15 e il 19 settembre 2025. La Conferenza internazionale, organizzata dalla Facoltà di ingegneria elettrica e chimica dell’università tedesca di Freiberg, si concentra sulle opportunità di utilizzo del carbonio per la produzione di energia elettrica in maniera innovativa.

Le attività di ricerca di Sotacarbo, inclusa quella appena raccontata, si inseriscono nel più ampio studio di soluzioni sostenibili per la transizione energetica, tra le quali figurano anche le ricerche mirate alla produzione di e-fuels, ovvero combustibili innovativi (metanolo, dimetiletere, ecc.) da fonti rinnovabili.

La transizione energetica, per essere efficace, necessità di più soluzioni sostenibili e accessibili per il benessere comune e un domani migliore. CM/AO