Life Cycle Assessment of Coconut Residue Valorization via Pyrolysis

Ogni giorno, il mondo genera enormi quantità di rifiuti, dalle bucce della frutta ai gusci di frutta secca, gran parte dei quali finisce sepolta in grandi fosse note come discariche. Sebbene seppellire i rifiuti sia una pratica comune, essa crea un problema a lento decorso: man mano che la materia organica si decompone sottoterra in assenza di aria, rilascia metano, un gas che intrappola il calore nell'atmosfera in modo molto più efficace rispetto all'anidride carbonica. Allo stesso tempo, l'umanità continua a fare affidamento pesantemente sui combustibili fossili come il petrolio e il carbone per alimentare le nostre vite, un'abitudine che guida il cambiamento climatico e esaurisce le risorse finite. Gli scienziati cercano sempre più modi per trasformare questo scarto in qualcosa di utile, un concetto chiamato economia circolare, dove i materiali vengono mantenuti in uso invece di essere scartati. Un metodo promettente prevede il riscaldamento di scarti vegetali in un contenitore sigillato senza ossigeno, un processo che scompone il materiale in combustibile e carbonio solido. Per capire se questo approccio sia davvero migliore per il pianeta rispetto al semplice seppellimento dei rifiuti, i ricercatori devono esaminare l'intero ciclo di vita del prodotto, dal momento in cui la pianta viene coltivata fino allo smaltimento finale dei suoi resti, pesando ogni goccia d'acqua, ogni grammo di fertilizzante e ogni miglio di trasporto rispetto ai benefici ottenuti.

In uno studio focalizzato sulla palma da cocco, ricercatori in Brasile hanno indagato l'impatto ambientale della trasformazione dei gusci di cocco in materiali utili attraverso questo processo di riscaldamento, noto come pirolisi, rispetto al metodo standard di inviare i gusci in una discarica controllata. Il team, operante presso l'Università Federale Fluminense, ha iniziato raccogliendo gusci di cocco verde, che costituiscono una parte significativa del peso del frutto e vengono spesso gettati via dopo che l'acqua è stata consumata. Hanno frantumato i gusci e li hanno lasciati essiccare naturalmente al sole prima di riscaldare piccoli campioni in un forno da laboratorio a temperature compresi tra 400 e 600 gradi Celsius. Questo processo ha scomposto i gusci in tre prodotti distinti: una sostanza solida simile al carbone chiamata biochar, un combustibile liquido noto come bio-olio e un gas che potrebbe essere utilizzato per l'energia. I ricercatori hanno poi utilizzato un metodo di contabilità dettagliato chiamato Valutazione del Ciclo di Vita per tracciare ogni costo e beneficio ambientale di questo processo. Hanno confrontato direttamente il tutto con uno scenario in cui la stessa quantità di scarto di cocco veniva semplicemente sepolta in una discarica, dove si decomporrebbe rilasciando gas, parte del quale veniva catturato per produrre combustibile, ma gran parte del quale sfuggirebbe nell'aria.

Lo studio ha rilevato che il riscaldamento dei residui di cocco era significativamente migliore per l'ambiente rispetto al loro interramento in discarica. Per ogni 100 grammi di guscio di cocco trattato, il processo di pirolisi ha evitato il rilascio di 0,081 chilogrammi di equivalente di anidride carbonica, una misura standard dei gas serra, e ha risparmiato 2,02 megajoules di energia non rinnovabile. Questo risultato positivo è dovuto in gran parte al fatto che il carbone solido prodotto poteva sostituire il carbone attivo commerciale, un materiale solitamente prodotto dai combustibili fossili, mentre il gas e l'olio potevano sostituire il diesel e il gas naturale. Creando questi sostituti, il processo ha efficacementmente cancellato il danno ambientale che sarebbe stato causato dalla produzione di quei prodotti convenzionali. Al contrario, lo scenario della discarica, nonostante gli sforzi per catturare il gas per l'energia, ha comportato oneri ambientali più elevati in tutti i settori. La discarica rilasciava metano, un gas potente che intrappola il calore, e richiedeva l'uso di macchinari pesanti e carburante diesel per operare, il tutto senza generare lo stesso livello di materiali sostitutivi utili.

Interessante è che i maggiori costi ambientali non derivavano dal processo di riscaldamento in sé o dalle operazioni in discarica, ma dalla fase agricola precedente la creazione dello scarto. I ricercatori hanno scoperto che l'uso di fertilizzanti e pesticidi per coltivare i cocchi, insieme al trattamento dei pali di legno utilizzati per sostenere gli alberi, ha rappresentato la maggior parte degli impatti negativi, come la tossicità per l'acqua e il suolo. Ciò suggerisce che, sebbene la pirolisi sia un modo superiore per gestire i rifiuti, l'impronta ambientale complessiva potrebbe essere ridotta ulteriormente se i metodi agricoli venissero migliorati. Lo studio ha anche testato diversi modi per essiccare i gusci di cocco prima del riscaldamento. Hanno scoperto che l'uso di un forno elettrico per essiccare i gusci richiedeva così tanta elettricità da rendere l'intero processo molto più inquinante, mentre lasciare che i gusci si asciugassero al sole manteneva alti i benefici ambientali. Questo evidenzia come passaggi semplici e a basso consumo energetico siano spesso le scelte più sostenibili.

I ricercatori hanno anche esplorato se la cattura di una maggiore quantità di gas dalla discarica potesse rendere quell'opzione competitiva. Hanno simulato uno scenario in cui tutto il gas derivante dalla decomposizione dei rifiuti veniva raccolto e trasformato in combustibile, anziché solo la metà. Anche con questo sforzo massimo, la discarica non riusciva comunque a eguagliare la prestazione ambientale della pirolisi. L'equipaggiamento extra necessario per catturare e processare tutto quel gas introduceva nuove richieste energetiche ed emissioni che annullavano i benefici derivanti dal prevenire la fuga del gas. Lo studio conclude che, per i gusci di cocco, la trasformazione in combustibile e materiali attraverso il riscaldamento è una via più sostenibile rispetto al seppellimento. Offre un modo per ridurre i gas serra, risparmiare risorse fossili e supportare un sistema in cui lo scarto diventa una risorsa, a condizione che anche le pratiche agricole che portano alla generazione dello scarto siano gestite con cura.