Il processo Kraft è una tecnica utilizzata per estrarre chimicamente la polpa di cellulosa dal legno; nell’industria della carta, fra i prodotti di scarto vi è la lignina, in questo caso denominata anch’essa lignina Kraft, che viene recuperata per l’uso come combustibile a causa del potere calorico particolarmente elevato. Che però è anche fonte di emissioni di CO2.
Un team di ricercatori presso i laboratori Ames del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha messo a punto un metodo per convertire questo prodotto secondario in un elemento utile, il guaiacolo, che può in seguito essere convertito in un precursore del nylon tramite l’uso di un catalizzatore.
La ricerca del modo più semplice possibile per ottenere una reazione complessa
I ricercatori hanno utilizzato tecniche avanzate e strumenti di analisi che spaziano dalla risonanza magnetica nucleare (RMN), alla spettroscopia di massa e ai modelli sperimentali di reazione chimica per comprendere quale legame all’interno della struttura della lignina sia necessario spezzare per ottenere il componente ricercato.
Spezzare questo legame molecolare implica nei metodi standard la generazione di reazioni estreme che danneggiano parte della lignina rendendola inutilizzabile. Ma il giusto trattamento chimico, una soluzione alcalina a 200° (una temperatura bassa, in questo genere di procedimenti) in un ambiente di azoto sotto pressione, permette di evitare il problema.
Il guaiacolo così ottenuto viene convertito in olio di KA, una materia prima per la produzione di nylon, grazie all’uso di un catalizzatore in un ambiente a bassa pressione. Il processo si rivela particolarmente selettivo e permette di evitare la creazione di prodotti di scarto indesiderati e pericolosi.
Questo procedimento in due passaggi è alternativo al trattamento diretto della lignina per la produzione di olio di KA, rispetto al quale risulta più pratico, economico e meno avido di risorse energetiche.
Il risultato è un componente altamente richiesto dall’industria chimica e quindi di elevato valore commerciale
È vero che esso viene utilizzato per produzione di un prodotto di sintesi come i poliammidi (nylon), ma la possibilità di ottenere questi mattoni chimici dal recupero di prodotti di scarto (che sarebbero, se non trattati, inquinanti) in luogo di una produzione meno sostenibile dal punto di vista ambientale è un ulteriore tassello verso la creazione di un’economia circolare, almeno finché non saremo in grado di trovare tessuti alternativi altrettanto pratici ed economici.
La produzione della carta inoltre non è affatto ecologica, e fra i prodotti di scarto vi sono ogni anno ben 50 milioni di tonnellate di lignina, molto resistente ai processi di biodegradazione e decomposizione. Riciclarla in modi utili è quindi una via percorribile lungo la salvaguardia dell’ambiente.
La ricerca è stata pubblicata sul numero 14 (2020) della rivista Green Chemistry.
Di Corrado Festa Bianchet
