Riduciamo l'impronta di carbonio dell'industria chimica con UniSieve

UniSieve ha già avviato progetti dimostrativi per la sua tecnologia

Una delle maggiori fonti di emissioni globali di carbonio potrebbe sorprenderti. Si sente parlare molto dell’impronta di carbonio di settori quali l’energia e i trasporti, ma la maggior parte delle persone sa meno dell’industria chimica. In particolare, i suoi processi per separare i composti chimici rappresentano fino al 15% del consumo energetico in mercati come quello degli Stati Uniti. Questi processi, utilizzati nella produzione di qualsiasi cosa, dal carburante alla plastica, dall’alcool ai cosmetici, sono parte integrante della produzione moderna – e quindi un obiettivo critico mentre il mondo lavora per affrontare la crisi del cambiamento climatico.

Entra in gioco la start-up svizzera UniSieve, che annuncia oggi di aver completato un round di finanziamento iniziale da 5,5 milioni di dollari. L'azienda, fondata nel 2018 da Samuel Hess ed Elia Schneider, ha sviluppato un modo completamente diverso di separare le sostanze chimiche. L’approccio richiede il 90% di energia in meno – e rappresenta quindi un potenziale punto di svolta in termini di emissioni di carbonio, oltre che di costi.

I processi di separazione chimica convenzionali si basano sulla distillazione, un processo che utilizza enormi quantità di calore. Al contrario, UniSieve ha sviluppato una membrana unica che separa i composti setacciandoli, più o meno allo stesso modo in cui le persone sono abituate a utilizzare un filtro per garantire che il caffè macinato non scorra nella tazza.

"Stiamo sostituendo il processo termico con uno meccanico", spiega Hess, amministratore delegato dell'azienda. "È molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto alla distillazione, il che significa anche che è molto più economico e più pulito."

Il professor Wendelin Jan Stark dell'Istituto di chimica e bioingegneria del Politecnico federale di Zurigo ritiene che tale innovazione potrebbe avere un enorme impatto nella lotta contro il cambiamento climatico. "Ciò a cui stiamo assistendo qui è l'inizio di un cambiamento tecnologico nella grande industria che eliminerà una sostanziale impronta di carbonio", afferma. "La setacciatura richiede molta meno energia rispetto alla distillazione: il significativo risparmio energetico, a livello globale, potrebbe potenzialmente recuperare il consumo energetico totale di una grande nazione."

Per lo meno, l’innovazione in questo settore offre al settore chimico l’opportunità di mettersi sulla strada giusta. I dati della Environmental Protection Agency negli Stati Uniti suggeriscono che le emissioni del settore hanno continuato ad aumentare negli ultimi anni.

Con una ricompensa così grande in palio – apparentemente derivante da qualcosa di semplice come la setacciatura – la domanda ovvia è perché l’industria chimica non ha sviluppato questo tipo di soluzione fino ad ora. Un problema è stato lo sviluppo di una membrana con fori della giusta dimensione per separare le sostanze chimiche. Molte sostanze chimiche variano in dimensioni di una frazione di angstrom – 1 angstrom è un decimo di nanometro (un miliardesimo di metro) – quindi è necessaria una precisione incredibile.

"Il vaglio deve essere estremamente stretto e preciso", spiega Hess. "La membrana UniSieve è una struttura costituita da una rete altamente ordinata di cristalli porosi che si generano secondo uno schema ripetuto, proprio come i mosaici degli antichi romani." L'azienda ha sviluppato una tecnica unica, spiega, per combinare questo setaccio molecolare con uno strato di supporto per creare una membrana che funzioni in modo coerente e robusto.

L’altra sfida che devono affrontare gli innovatori in questo settore è stata quella di tradurre i progetti di laboratorio in prospettive commerciali. Una tecnologia che funziona su piccola scala in un ambiente sperimentale deve offrire gli stessi vantaggi se installata in un ambiente industriale di grandi dimensioni. Qui, UniSieve ritiene di avere un vantaggio, avendo trascorso gli ultimi cinque anni a perfezionare la tecnologia, ultimamente lavorando in collaborazione con clienti industriali per testare la soluzione in contesti reali.

Certamente c’è una corsa alla commercializzazione. Alcune aziende relativamente note, tra cui Air Liquide, Air Products ed Evonik, hanno già sviluppato membrane per applicazioni specifiche. Tra le aziende emergenti che competono direttamente con UniSieve figurano Via Separations e Imtex.

Tuttavia, Hess insiste nel dire che UniSieve ha un vantaggio. "La nostra tecnologia può essere progettata e adattata rapidamente a varie applicazioni, garantendo al tempo stesso una separazione ad alta precisione", afferma. "Inoltre, rispetto ad altri interessanti concetti di membrana, abbiamo dimostrato la scalabilità economica attraverso processi di produzione pilota continui."