• biomasse lignocellulosiche
• egagropili di Posidonia oceanica
• Neptune balls
• alcolisi one-pot
• n-butil levulinato
• ball milling
• pretrattamento meccanico
• pretrattamento alcalino
• delignificazione
• lignina
• estrattivi

Il presente lavoro di tesi propone la sintesi del n-butil levulinato (BL), un promettente additivo rinnovabile per Diesel, a partire da scarti di una pianta marina tipica del Mar Mediterraneo, ovvero le egagropili di Posidonia oceanica. Questo approccio risulta particolarmente interessante in un’ottica di bioraffineria integrata sul territorio poiché mira alla valorizzazione di un rifiuto che altrimenti andrebbe ad accumularsi sulle coste implicando problemi ambientali e costi di smaltimento. In particolare, la sintesi del BL è stata condotta mediante un approccio di alcolisi one-pot della biomassa tal quale impiegando n-butanolo come reagente/solvente e l’acido solforico come catalizzatore acido omogeneo. Inizialmente, sono stati ottimizzati i principali parametri di processo (temperatura, carico di catalizzatore, tempo) secondo un approccio monovariato al fine di massimizzare la resa in BL. Tale studio è stato effettuato lavorando con un alto carico di biomassa al fine di ottenere soluzioni concentrate del prodotto, aspetto estremamente interessante in una prospettiva industriale poiché permette di aumentare la produttività del processo e ridurre i costi di separazione e purificazione. Tuttavia, durante la reazione di alcolisi si ha la formazione anche del dibutiletere (DBE), derivante dall’eterificazione del solvente, perciò, è stato indagato l’uso di un co-solvente al fine di andare a minimizzare la sua formazione. Inoltre, data la recalcitranza dimostrata dalle egagropili di Posidonia oceanica, sono stati proposti due tipi di pretrattamento, uno meccanico mediante ball milling e uno alcalino con NaOH, al fine di migliorare la reattività della biomassa durante la reazione di alcolisi e poter utilizzare condizioni di reazione più blande per ottenere promettenti rese in BL. Il pretrattamento alcalino risulta particolarmente interessante poiché, andando ad effettuare una delignificazione della biomassa, permette in pratica il frazionamento di questa portando all’ottenimento sia di un residuo cellulosico più reattivo verso la reazione di alcolisi sia una lignina ad elevato grado di purezza. Per questo motivo, sono stati ottimizzati con un approccio monovariato i principali parametri di processo del pretrattamento alcalino (carico NaOH, temperatura) al fine di massimizzare la rimozione della lignina e minimizzare quella delle altre componenti polisaccaridiche (cellulosa ed emicellulosa). Il residuo cellulosico ottenuto al termine del pretrattamento è stato sottoposto ad alcolisi permettendo di ottenere una resa in BL del 52.3 mol% e un residuo solido (char) che è stato caratterizzato. La lignina recuperata mediante precipitazione in ambiente acido e la frazione acido solubile sono quindi state caratterizzate chimicamente attraverso diverse tecniche analitiche (FT-IR, UV-Vis, Py/GC-MS) per proporre loro possibili applicazioni. Infine, per la prima volta, sono stati analizzati mediante FT-IR e GC-MS gli estrattivi in etanolo delle egagropili di Posidonia oceanica per determinare la loro composizione e proporre anche loro eventuali applicazioni così da valorizzare ciascuna frazione della biomassa, in un’ottica di bioraffineria integrata.