Bioraffinerie di terza generazione: Caso MATRICA Opportunità e nuovi sviluppi. Anna Maria Orlandoni

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1 Bioraffinerie di terza generazione: Caso MATRICA Opportunità e nuovi sviluppi Anna Maria Orlandoni 2 Convegno dell Istituto CNR di Chimica Biomolecolare 9 Ottobre 2015 CNR Sassari 1

2 LA STORIA CHIMICA E AMBIENTE Il manifesto del movimento ambientalista Rachel Carson (biologa e zoologa-us) - «La primavera silenziosa» I grandi disastri Seveso (IT) : Diossina Love Canal (US) : Rifiuti tossici Bhopal (INDIA): Metilisocianato 2

3 LA SVOLTA CHIMICA VERDE: Cambiare paradigma approccio etico fatto di criteri, di priorità e di obiettivi attinge dalla conoscenza scientifica della chimica per guidare le applicazioni industriali verso modalità sostenibili dal punto di vista ambientale ed economico trasversale e pervasiva 3

4 UNA NUOVA FILOSOFIA 4 IDEE FONDANTI Messa a punto di processi che massimizzino la quantità di materia prima che entra a far parte del prodotto Impiego di sostanze chimiche (inclusi i solventi) sicure anche per l ambiente Messa a punto di processi efficienti dal punto di vista energetico Minima produzione di reflui Paul Anastas (Yale University EPA) e John C. Warner

5 12 PRINCIPI CONCRETI CHIMICA VERDE SOSTENIBILE 5

6 BIORAFFINERIE DI TERZA GENERAZIONE BIORAFFINERIA Iª Generazione: sistemi con capacità di processo fissa e privi di flessibilità con una filiera di produzione a partire da biomassa e prodotti di origine agricola o forestale e anche della filiera agricola convenzionale (es. bio-etanolo) 2ª Generazione: sistemi che possono produrre diversi materiali per una pluralità di possibili utilizzazioni (es. bioplastiche) a partire da biomassa (es. amido) e prodotti di origine agricola o forestale, scarti dell industria agroalimentare e alimentare (es. grassi animali), oli esausti 3ª Generazione: sistemi che possono produrre diversi materiali (molecole base o building blocks) per una pluralità di possibili utilizzazioni a partire da biomasse ottenute mediante valorizzazioni di terreni marginali o non agricoli o in mare DECRETO 9 ottobre 2013, n. 139 Ministeri Sviluppo Economico e Ambiente 6

7 Bioeconomia Il termine "bioeconomia" si riferisce a un economia che si fonda su risorse biologiche provenienti della terra e dal mare, nonché dai rifiuti, che fungono da combustibili per la produzione industriale ed energetica e di alimenti e mangimi. La bioeconomia comprende anche l uso di processi di produzione fondati su bioprodotti per un comparto industriale sostenibile. (rif. Strategia e piano d azione della Commissione Europea "Innovating for Sustainable Growth: a Bioeconomy for Europe")

8 IL POTENZIALE DELLA BIOECONOMIA Crescita Mercato globale stimato di 200 miliardi nel 2020 Posti di lavoro Creazione di più di 1 millione di posti di lavoro tra il 2010 e il 2030, soprattutto nelle aree rurali Energia e prodotti Energy security Clima Le industrie biobased possono raggiungere una riduzione media di emissioni GHG fino al 50%, se comparate alle alternative fossili 8

9 INTEGRAZIONE CON IL TERRITORIO Cos è una bioraffineria integrata nel territorio? Dedicata primariamente alla produzione di chemicals Diverse materie prime locali (aridocolture, scarti, etc.) - rispetto per la biodiversità Utilizzo di aree marginali e rilancio di siti deindustrializzati Integrazione di un ampia e crescente gamma di tecnologie a basso impatto ed impianti Energia prodotta da scarti Investimenti in Ricerca Impianti Multidisciplinarietà e creazione di partnership Formazione delle Risorse Umane 9

10 MATRICA Matrìca: un caso studio 10

11 MATRICA Matrìca - Porto Torres (SS) - Sardegna Riconversione di una parte di un sito petrolchimico con la bioeconomia Filiera agricola integrata: utilizzo di materie prime agricole e di scarti vegetali, individuazione di colture pluriennali a basso input. Produzione di una vasta gamma di prodotti da fonti rinnovabili (biochemicals, biointermedi, basi per biolubrificanti e bioadditivi per gomme) attraverso processi innovativi e a basso impatto. Centro di ricerca operativo da febbraio

12 IL CARDO Quali colture per la Sardegna? Il cardo (Cynara Cardunculus) perchè.. E una pianta poliennale che cresce spontanea nel territorio Richiede quantità d acqua compatibili con i regimi di precipitazione (400 mm) Può essere coltivata in zone non agricole e costituire fonte di reddito aggiuntiva per agricoltori e pastori Produce olio che può essere utilizzato per alimentare l impianto monomeri Il panello proteico può essere valorizzato nel settore feed Produce grandi quantità di biomassa utilizzabili inizialmente per coprire il fabbisogno energetico della raffineria ed in prospettiva per la sintesi via biologica di altri monomeri strategici 12

13 DIVERSI UTILIZZI DEL CARDO Oli e farine proteiche Feedstock con valore aggiunto per prodotti e energia Radici Sostanza organica 13

14 CENTRO RICERCHE - MATRICA Avviato dal 2012 Area di oltre metri quadri Sinergia con i centri di ricerca Novamont e Versalis Collaborazione con istituti nazionali e internazionali di primario livello e con il sistema regionale della ricerca Attivazione di percorsi formativi e professionalizzanti per giovani ricercatori, attraverso l attivazione di stage e tirocini in collaborazione con gli Atenei e gli istituti del territorio Laboratorio di analisi Sala Prove 7 impianti pilota 14

15 CENTRO RICERCHE - MATRICA Sviluppo di processo delle nuove tecnologie Sviluppo di prodotti Rapido trasferimento di informazioni e tecnologie dalla scala della ricerca di base a quella della piena industrializzazione 15

16 IL PROCESSO MATRICA Impianto aditivi gomma e plastica La materia prima utilizzata è un olio vegetale non modificato ad alto contenuto di acido oleico che attraverso un trattamento in più step con reattivi a basso impatto ambientale viene demolito a glicerina ed acidi mono- e di-carbossilici Matrìca produce direttamente biolubrificanti e bioplastificanti 16

17 I PRODOTTI Altri reagenti Intermedio per oli estensori Acido Azelaico Impianto additivi gomma e plastica Olio vegetale Impianto monomeri Glicerina Acidi C16-C18 Acidi C5-C9 Acido Pelargonico Materie prime per la produzione di basi esteree FILIERA EUROPEA Impianto monomeri: capacità produttiva complessiva pari a circa ton/anno Nuova disponibilità di acidi saturi da fonte rinnovabile a catena corta in quantità rilevante rispetto all attuale mercato europeo delle basi esteree 17

18 ACIDO AZELAICO L acido azelaico è un acido dicarbossilico. E un prodotto ricercato in diversi settori applicativi: Monomero per Mater-Bi di terza generazione Monomero nella produzione di polimeri (poliamidi, poliesteri, poliuretani). Materia prima nella produzione di plastificanti e lubrificanti. Principio attivo in creme dermatologiche per il trattamento di acne e rosacea. 18

19 ACIDO PELARGONICO L acido pelargonico è un acido monocarbossilico. Principali settori applicativi: Materia prima nella produzione di plastificanti, lubrificanti, emollienti. Materia prima nella produzione di candeggianti. Materia prima per la produzione di fragranze ad uso alimentare In ambito cosmetico per la produzione di emollienti e tensioattivi Erbicidi a basso impatto ambientale. 19

20 MISCELA DI ACIDI CARBOSSILICI LEGGERI Si tratta di una miscela di acidi monocarbossilici. La presenza di molecole a diversa lunghezza di catena (da cinque a nove atomi di carbonio) rende tale prodotto particolarmente interessante per la sintesi di biolubrificanti ad alte prestazioni. 20

21 SETTORI DI MERCATO POLIMERI BASI PER BIOLUBRIFICANTI ADDITIVI PER POLIMERI E GOMME NON SBR ADDITIVI PER GOMME SBR CURA DELLA PERSONA/COSMESI AGRICOLTURA 21

22 I BENEFICI PER L AMBIENTE 22

23 I BENEFICI PER L AMBIENTE I biolubrificanti L origine rinnovabile e la biodegradabilità ne consentono un utilizzo ideale in sistemi soggetti a micro dispersioni in ambienti naturali delicati 23

24 OPPORTUNITA Il Polo Verde di Matrìca contribuisce allo sviluppo e all'integrazione tra agricoltura, territorio e industria fornendo su tutti i fronti enormi vantaggi La coltivazione del cardo porta alla valorizzazione dei terreni incolti o marginali che in Sardegna sarebbero aumentati di circa 200 mila ettari dal 1982 al 2010 (dati ISTAT). Il cardo risponde al fabbisogno industriale poiché si utilizzano sia la biomassa che l'olio estratto dai semi contenuti nel capolino Il fiore di cardo, molto amato dalle api, rappresenta un'opportunità per la filiera del miele 24

25 OPPORTUNITA Matrìca attualmente occupa più di 120 persone, suddivise tra strutture operative, di ricerca e staff I laureati sono oltre il 10% mentre il resto è rappresentato da personale diplomato esperto Le opportunità professionali si riferiscono a candidature di entrambi i sessi, ai sensi della normativa in vigore in tema di Parità 25

26 NUOVI SVILUPPI Rafforzamento della capacità competitiva e di innovazione del territorio Aumento delle potenzialità di crescita: settore primario (agricoltura e allevamento) settore secondario (mezzi e attrezzi agricoli, logistica, manifatturiero di trasformazione dei bioprodotti) settore terziario (collaborazioni con le università ed enti di ricerca locali) 26

27 La sfida del nostro millennio sta nel divario tra i mezzi di cui l umanità dispone e la saggezza con cui sapremo utilizzarli Umberto Colombo Grazie per l attenzione! annamaria.orlandoni@matrica.it