La Bioraffineria dei fanghi di cartiera: isolamento/monitoraggio di contaminanti adesivi e valorizzazione della fibra residua

Un aspetto strategico per la sostenibilità ambientale e industriale è il riciclo e la valorizzazione della carta che richiede una serie di trattamenti meccanici/chimici per il nuovo riutilizzo nel processo produttivo cartario. Tali trattamenti producono frazioni ponderalmente significative di materiali di scarto, come i fanghi, che, in aggiunta alla fibra cellulosica, sono ricchi in contaminanti organici. A causa della natura adesiva di questi ultimi, questi devono essere rimossi a monte del processo produttivo, per ottenere un prodotto finale di qualità opportuna per le specifiche richieste. In quest’ottica, i flussi in ingresso/uscita dalle unità di pulizia meccanica sono stati campionati a monte di una macchina continua per la produzione di cartone ondulato. Le relative frazioni sono state caratterizzate tramite tecniche analitiche, rivelando l’abbondante presenza di copolimeri SBR nel flusso di scarto in uscita e di cellulosa in quello accettato in uscita. Successivamente, i contaminanti sono stati isolati dai flussi in ingresso/uscita mediante estrazione con solvente e la successiva caratterizzazione degli estratti tramite Py-GC/MS, FT-IR e GPC, ha confermato la presenza di gomme SBR e di copolimeri EVA, evidenziando l’impossibilità di usare direttamente la carta riciclata (ovvero senza alcun pretrattamento meccanico/chimico), per la produzione di nuovo cartone ondulato. Poichè il concetto di “riciclo”, così come quello di “bio-raffineria”, prevede, per quanto possibile, il frazionamento e il riutilizzo dei singoli componenti di un materiale di scarto, questi contaminanti polimerici possono essere valorizzati mediante processi di pirolisi per il recupero di “chemicals” ed energia. Parallelamente, il residuo di estrazione, ricco in cellulosa, può essere valorizzato mediante processi di conversione termochimica per la produzione di intermedi ad alto valore-aggiunto come la 5-idrossimetil-2-furaldeide e/o l’acido levulinico. In tal senso, prove preliminari di conversione acido-catalizzata di tale fango hanno mostrato che è possibile recuperare acido levulinico con rese fino a circa il 10 % in peso rispetto al fango caricato