Desolforazione catalitica di un drop-in fuel ottenuto da trattamento pirolitico di copertoni a fine vita = Catalytic desulfurization of drop-in fuels from pyrolytic treatment of waste tires

Oggigiorno lo smaltimento dei copertoni rappresenta un problema per la societa. Lo scopo del lavoro e stato percio dimostrare come sia possibile trasformare un rifiuto in un combustibile alternativo ("drop-in fuel"). La pirolisi del copertone permette infatti di ottenere 3 frazioni le quali presentano interessanti proprieta per applicazioni commerciali. La frazione gassosa puo essere valorizzata per scopi energetici. La frazione liquida e invece costituita da una miscela di idrocarburi le cui proprieta fisico-chimiche lo rendono interscambiabile con un olio combustibile. Tuttavia, il tenore di zolfo elevato (0,71 % in peso) non ne consente il libero utilizzo come olio combustibile secondo la Direttiva (UE) 2016/802. Per ovviare al problema, sono state vagliate diverse tecniche di desolforazione. Considerando la spinta desolforazione richiesta e l'elevato contenuto di composti solforati refrattari, la tecnica piu adatta e l'ossidazione. Questa tecnica ossida i composti solforati in sulfoni i quali sono caratterizzati da una piu spiccata solubilita verso solventi polari. L'ossidazione avviene attraverso un sistema catalitico bifasico nella quale fase acquosa e presente l'agente ossidante (H2O2) decomposto attraverso reazione quasi-Fenton. Il Fe (III) della specie catalitica e generato da passivazione delle nanoparticelle di Fe depositate attraverso processo carbotermico. La scelta del substrato del catalizzatore punta a ridurre l'impatto ambientale. Per tale ragione, sono stati adoperati materiali pirolitici da caffe esausto, Tetrapak e la frazione solida generata dalla stessa pirolisi del copertone. I materiali pirolitici sono stati caratterizzati prima e dopo processo carbotermico e a fine del terzo ciclo di desolforazione. La caratterizzazione ha confermato la formazione di nanoparticelle di Fe di configurazione geometrica semisferica la cui corona esterna e costituita da ossidi di Fe. L'eccentricita della superficie catalitica ha causato uno stress del reticolo cristallino dell'ossido di Fe e una particolare distribuzione elettronica che ha permesso di ottenere un sistema altamente reattivo. I risultati ICP hanno confermato la reattivita del sistema il quale ha ottenuto efficienze tra il 35% e il 60% a diverse condizioni operative. In particolare, e stato evidenziato che sistemi costituiti da agglomerati nanometrici interferiscono minormente con il trasferimento di fase del sistema, come nel caso della frazione solida di copertone. Il processo carbotermico ha inoltre prodotto nanoparticelle ben ancorate sulla superficie del materiale pirolitico nel caso del caffe esausto e del copertone. Tale ancoraggio e ridotto per il catalizzatore ottenuto da Tetrapak poiche composto da un minor contenuto di C e piu elevato di Al causando cosi fenomeni di leaching e nucleazione a particelle piu grandi. L'Al, tuttavia, contribuisce attivamente al sistema catalitico fungendo da co-catalizzatore del meccanismo di reazione Fenton. Malgrado cio, tutti i sistemi i sistemi catalitici proposti hanno confermato una buona affidabilita nel trattare matrici complesse con elevati tenori di zolfo e possono essere percio ritenuti interessanti per una futura applicazione industriale.