• acido levulinico
• attivazione chimica
• bioraffineria
• carboni attivi
• furfurale
• gusci di nocciola

In questo lavoro di tesi verrà discussa la sintesi di carboni attivi a partire da una biomassa lignocellulosica di scarto, i gusci di nocciola, prodotti abbondantemente nel nostro territorio. Nel dettaglio, verranno discussi nuovi trattamenti green per la sintesi di materiali carboniosi, impiegando l’acqua come mezzo di reazione, e le microonde come efficiente sistema di riscaldamento alternativo a quello termico tradizionale.
La reazione di idrolisi verrà eseguita in catalisi omogenea, impiegando acido cloridrico come catalizzatore per la depolimerizzazione/conversione della frazione C5 (emicellulosa) e C6 (cellulosa) rispettivamente a furfurale e acido levulinico, due platform chemicals di attualissimo interesse. Il trattamento idrotermale acido-catalizzato deve essere in linea con il concetto di “bioraffineria”, che prevede la valorizzazione di tutte le componenti delle biomasse. Nel rispetto di tale approccio, la valorizzazione della frazione emicellulosica e cellulosica a dare furfurale e acido levulinico e quella della lignina a dare carboni idrotermali completa la bioraffineria dei gusci di nocciola.
I carboni verranno caratterizzati per ottenere informazioni sulla struttura e reattività e per mettere a punto la successiva fase di attivazione del materiale, necessaria per migliorarne le proprietà superficiali. In particolare verrà studiata l’attivazione chimica, impiegando diversi agenti chimici, quali H3PO4, ZnCl2, NaOH e KOH. Le proprietà di questi carboni attivati verranno messe in relazione a quelle dei carboni attivati a partire direttamente dalla materia prima, al fine di valutarne differenze e analogie. I carboni attivi sintetizzati verranno caratterizzati mediante opportune tecniche, quali spettroscopia infrarossa a Trasformata di Fourier (FT-IR), analisi elementare, immediata, porosità, micrografia SEM e verrà valutata la possibilità di impiegarli per applicazioni ambientali sostenibili, sfruttando l’adsorbimento in fase liquida e gassosa. Per quanto riguarda le prove di adsorbimento in fase liquida, verrà impiegato il blu di metilene come molecola modello, monitorando la cinetica di adsorbimento. Per quanto riguarda le prove di adsorbimento in fase gassosa, verranno eseguiti test di adsorbimento di CO2.
Nell’ultima parte dell’attività sperimentale verrà discussa la preliminare caratterizzazione chimica di un altro sottoprodotto della lavorazione giornaliera della nocciola, ovvero la “cuticola” e verranno proposti, anche in questo caso, percorsi di valorizzazione.