Il plasma freddo è impiegato nell’apicoltura per l’eliminazione dei parassiti delle api.

In questo articolo parleremo di una grande possibilità: utilizzare la pirolisi al plasma freddo per creare energia verde dai rifiuti di plastica.

Non lo scopriamo certo oggi, ma i rifiuti di plastica rappresentano un grave problema ambientale. Poiché la plastica è un materiale molto resistente, la sua decomposizione è particolarmente  lenta e ci vogliono centinaia di anni prima che possa scomporsi nei suoi componenti originali.

Questo significa che la maggior parte della plastica prodotta oggi sarà ancora nelle discariche tra 2-300 anni.

Di recente ci sono state molte iniziative per combattere questo problema separando i rifiuti alla fonte o sostenendo processi alternativi che convertono le plastiche miste in prodotti utili come i carburanti, ma nessuna di queste è veramente in linea con il pensiero ecologico più innovativo, sia per costi sia per problemi logistici.

La pirolisi al plasma freddo, invece, può essere la soluzione. Scopri il motivo nel nostro articolo.

Pirolisi al plasma freddo: le premesse e l’idea

La pirolisi è un metodo di decomposizione di materiali organici in un ambiente a ossigeno limitato, tipicamente a temperature comprese tra 400°C e 650°C. Il processo può generare energia sotto forma di calore, elettricità o combustibile, ma potrebbe essere ancora più vantaggioso se il plasma freddo fosse integrato nel processo per aiutare a recuperare altre sostanze chimiche e materiali.

Le materie plastiche contengono principalmente carbonio e idrogeno, che le rendono una fonte di combustibile ideale. Con la pirolisi al plasma freddo è possibile convertire tutte le materie plastiche in forme energetiche e chimiche utili per l’industria.

Laura Salvia Diaz Silvarrey, Kui Zhang e Anh N. Phan, chimici dell’Università di Newcastle, hanno pubblicato uno studio intitolato “Monomer recovery by advanced pyrolysis of high-density polyethylene (HDPE) waste”. Essi descrivono la possibilità di trasformare i rifiuti di plastica in energia verde.

Sezione: Cos’è la pirolisi al plasma freddo?

La pirolisi al plasma freddo è un processo piuttosto semplice. Innanzitutto, è necessario prendere la plastica e collocarla in una camera stagna. Quindi, è necessario aggiungere un gas che contribuisca ad accendere la fiamma del plasma.

Il gas può essere, ad esempio, argon o azoto. La camera deve essere riscaldata fino a raggiungere circa 815°C. Una volta raggiunta questa temperatura, il calore viene  utilizzato per fondere la plastica in olio.

Il risultato è un combustibile liquido che può essere un valido sostituto  dei combustibili fossili. Questo è il processo tradizionale della pirolisi.

Vediamo, adesso, come il plasma freddo viene introdotto in questo processo chimico.

Sezione: Il processo di pirolisi al plasma freddo

Nella camera stagna, come detto, la temperatura viene aumentata con l’aiuto di torce al plasma, collegate a una fonte di elettricità esterna. In questo modo si crea uno stato di plasma nel gas che circonda il campione.

Quando la temperatura raggiunge determinati livelli, le catene polimeriche iniziano a rompersi in composti più semplici, come monossido di carbonio e idrogeno.

Questo processo è chiamato pirolisi. Nella pirolisi al plasma freddo, questo avviene in tempi molto più rapidi rispetto a quelli che si verificherebbero a temperatura ambiente.

Ecco perché la tecnologia al plasma freddo rappresenta una vera occasione per produrre energia verde.

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Sezione: Perché utilizzare la pirolisi al plasma freddo per i rifiuti plastici?

La pirolisi al plasma freddo, quindi,  scompone i rifiuti plastici in idrogeno, metano ed etilene. Utilizzando questi prodotti come combustibili, si riducono al minimo le emissioni nocive come fuliggine, idrocarburi incombusti, anidride carbonica (CO2) e altri gas.

L’etilene è l’elemento base della maggior parte delle materie plastiche utilizzate oggi. Attualmente, il 40% dei rifiuti di plastica negli Stati Uniti e il 31% nell’Unione Europea viene conferito in discarica.

Questi rifiuti costituiscono il 10-13% dei rifiuti solidi urbani.

Tale smaltimento ha un enorme impatto negativo sugli oceani e su altri ecosistemi a causa della loro capacità di inquinare i corpi idrici attraverso processi diretti o indiretti, come l’acidificazione degli oceani quando vengono rilasciati negli ambienti marini.

Pirolisi al plasma freddo: perché è un vantaggio?

La pirolisi al plasma freddo si candida, quindi, ad essere una promettente alternativa agli attuali metodi di riciclaggio della plastica.

A differenza della pirolisi tradizionale, la pirolisi al plasma freddo può essere strettamente controllata, facilitando la rottura dei legami chimici nel polietilene ad alta densità (HDPE).

Un processo complesso che converte efficacemente gli idrocarburi pesanti della plastica negli idrocarburi più leggeri, come idrogeno e metano per l’energia, o etilene.

La caratteristica più importante di questo processo chimico è che la reazione dura solo pochi secondi, rendendo il processo veloce e potenzialmente economico.

Un metodo che potrebbe offrire una serie di opportunità commerciali per trasformare ciò che attualmente è un rifiuto in un prodotto di valore.

Pirolisi al plasma freddo vs incenerimento

La differenza principale tra la pirolisi al plasma freddo e l’incenerimento è che nel primo caso la plastica viene trasformata in anidride carbonica e vapore acqueo, mentre nel secondo queste sostanze vengono rilasciate nell’atmosfera.

Questa tecnologia ha anche un enorme impatto sull’ambiente: riduce il volume dei rifiuti fino all’80% e i suoi residui possono essere utilizzati come fertilizzante di alta qualità per le colture.

Inoltre, l’incenerimento non produce alcun prodotto utile per il riciclaggio o per l’utilizzo come fonte di energia, ma semplicemente brucia i rifiuti di plastica per ridurne il volume ai soli fini dello smaltimento.

I vantaggi della pirolisi al plasma freddo

Possiamo, in breve, riepilogare alcuni dei vantaggi della pirolisi al plasma freddo:

1) Non richiede alcuna infrastruttura specifica per il trattamento dei rifiuti;

2) Può trattare tutti i tipi di rifiuti senza pretrattamento;

3) Non emette gas nocivi durante la lavorazione;

4) La sua efficienza è paragonabile a quella dei metodi di trattamento termico come l’incenerimento o la pirolisi tradizionale (anche i requisiti di pretrattamento per questo metodo sono molto bassi);

5) A differenza dei metodi termici, non danneggia la struttura dei polimeri, che possono quindi essere riciclati dopo il trattamento con la pirolisi al plasma freddo;

Il consumo energetico di questo innovativo processo è, inoltre, inferiore a quello di altri tipi di pirolisi, il che consente una maggiore efficienza energetica e un minore inquinamento da emissioni di gas serra.

La tecnologia è ancora in fase di sviluppo, ma ha molte potenziali applicazioni in settori quali la gestione dei rifiuti, la produzione alimentare e il riciclaggio.

Conclusione

Il processo di pirolisi al plasma freddo è un modo nuovo e rivoluzionario di riciclare la plastica. Invece di incenerire o riciclare la plastica, il materiale viene scomposto nei suoi elementi di base e poi riformato in nuovi prodotti. Questo processo è ecologico, efficiente ed economico.

La pirolisi al plasma freddo è una soluzione verde che trasforma la plastica in energia. Il suo utilizzo nelle strutture di raccolta dei rifiuti per convertire le plastiche miste in altri componenti generando energia pulita.

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Il plasma freddo nell’industria del vino è già una realtà in grado di risolvere numerosi problemi di sanificazione e costi. Vediamo un’altra interessante applicazione di questa rivoluzionaria tecnologia.

Il settore enologico soffre del problema della contaminazione delle botti da vino in legno, che ne limita la conservabilità e altera l’equilibrio tra qualità e costo del prodotto finale. La tecnologia al plasma freddo viene applicata per la manutenzione e la sanificazione delle botti di rovere, agendo sui microrganismi presenti sulla superficie delle doghe.

Nelle prossime righe, vedremo come il plasma freddo sia stato determinante nella sanificazione di questi recipienti tanto importanti in uno dei mercati in cui l’Italia primeggia nel mondo: la produzione vinicola.

Il plasma freddo per la sanificazione delle botti di rovere

Le botti di vino hanno la capacità di influenzare il gusto del prodotto finale, nel bene e nel male. A causa dei microrganismi, la durata di conservazione delle botti di legno è limitata, incidendo così sull’equilibrio tra costi e qualità. La tecnologia al plasma è stata utilizzata in questo caso per trattare, pulire e mantenere le botti di vino, mantenendole sicure e migliorandone il gusto.

L’uso del plasma freddo a questo scopo è ancora relativamente nuovo, ma il processo è già stato implementato in alcune cantine.

Il plasma freddo ha dimostrato di avere ampie applicazioni per la pulizia e la sterilizzazione delle superfici, come le apparecchiature mediche e quelle per la lavorazione degli alimenti.

Nelle prossime righe, vedremo come e perché utilizzare il plasma freddo nell’industria vinicola.

Come eliminare Brettanomyces dal legno di quercia

Il plasma freddo è un gas ionizzato che può essere utilizzato per distruggere batteri e altri microrganismi sulle superfici. Il processo funziona creando una scarica elettrica a bassa energia (a pressione atmosferica) tra due elettrodi in una camera. Quando questa scarica si verifica, crea radicali liberi che reagiscono con la materia organica come germi, virus o spore di muffa o funghi del legno come il Brettanomyces.

Una volta disgregato, il materiale organico può essere lavato via con acqua o rimosso mediante aspirazione.

L’industria vinicola ha visto un uso limitato della tecnologia al plasma freddo nell’ultimo decennio perché è ancora relativamente nuova e costosa. Tuttavia, l’uso del plasma freddo presenta alcuni vantaggi rispetto ai metodi tradizionali come la pastorizzazione a caldo.

Questa richiede il riscaldamento di serbatoi e botti fino a 130 gradi Fahrenheit per 30 minuti prima dell’imbottigliamento, in modo che possano essere puliti a fondo e sanificati efficacemente. Un metodo costoso e poco pratico che può essere sostituito dalla sanificazione al plasma freddo.

Il processo con il plasma freddo, invece, prevede l’utilizzo di una torcia al plasma freddo che emette luce ultravioletta (UV) ad alta intensità per sanificare il legno.

La luce UV innesca una reazione chimica in cui gli atomi di ossigeno vengono rimossi dalle molecole d’acqua, permettendo loro di formare perossido di idrogeno, che viene poi rilasciato nel legno. In questo modo le botti di rovere vengono sanificate, pulite e protette dai batteri nel tempo, rendendole nuovamente sicure per l’uso.

Sanificazione al plasma freddo delle botti di rovere

L’industria vinicola utilizza il plasma freddo per la sanificazione delle botti di rovere. Il vino è un prodotto naturale e può essere prodotto solo con l’uso di botti di rovere, quindi è importante mantenerle pulite. Il plasma freddo offre una soluzione ecologica e priva di sostanze chimiche a questo problema.

Perché si usano Botti di rovere?

Il tipo di botte più comunemente utilizzato nella vinificazione è quello francese (o di Borgogna). Le botti di rovere esistono da secoli perché sono abbastanza porose da consentire lo scambio di gas tra il vino e l’ambiente circostante, ma sono anche abbastanza robuste da sopportare le alte pressioni dovute al rilascio di anidride carbonica durante la fermentazione o l’invecchiamento.

Il rovere aggiunge anche composti aromatici che influenzano i profili gustativi del vino durante l’invecchiamento grazie alle reazioni con i composti fenolici presenti nel legno.

La scoperta dell’utilizzo del plasma freddo, nella disinfezione delle botti di rovere, e l’eliminazione di batteri e funghi renderebbe il vino più gustoso e ne aumenterebbe la durata di conservazione.

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I 5 Vantaggi del plasma freddo nell’industria vinicola

Il vantaggio più importante della sterilizzazione al plasma freddo è la capacità di eliminare i microrganismi indesiderati senza alcun contatto diretto con il prodotto.

Questa minimizzazione dell’esposizione del prodotto riduce il rischio di contaminazione microbica durante il trattamento. Inoltre, il plasma freddo non richiede additivi chimici o adsorbenti per essere efficace nell’uccidere i microrganismi, perché utilizza l’ossigeno atmosferico come agente ossidante.

In definitiva, i vantaggi del plasma freddo sulla sanificazione delle botti di rovere sono i seguenti:

• Il trattamento al plasma freddo è rapido e consente di risparmiare tempo e denaro;
• Il trattamento al plasma freddo può distruggere la struttura chimica delle cellule del legno, facilitando così la rimozione delle macchie dalla superficie della botte;
• Il plasma freddo può accelerare il processo di ossidazione, facilitando la decomposizione di microrganismi come batteri e funghi;
• Il plasma freddo può uccidere i microrganismi presenti sulla superficie della botte e migliorarne le condizioni igieniche;
• Il plasma freddo non ha effetti residui sul vino perché non lascia alcun residuo sulle superfici delle botti dopo il trattamento;

Queste caratteristiche rendono il plasma freddo una scelta ideale per il trattamento di vini provenienti da vigneti biologici o da aree in cui le misure di controllo chimico non sono consentite o sono difficili da implementare in modo efficace (come le cantine a basso costo).

Conclusioni

La quantità di contaminazione microbiologica in una cantina è, spesso, sottovalutata. In base ad alcuni studi, sono stati rilevati 1,4 milioni di microbi indesiderati in una media di 3 campioni provenienti da botti di una stessa cantina.

La sanificazione e la pulizia delle botti diventano essenziali per mantenere la qualità del vino in condizioni stabili. Per questo è necessario sviluppare unità al plasma freddo personalizzate per affrontare la pulizia delle botti di vino su piccola, media e grande scala.

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