In che modo Industrial Ionic Liquids raggiunge gli obiettivi di un’economia circolare nelle reali applicazioni industriali?

Liquidi ionici industriali svolgono un ruolo importante nel promuovere la realizzazione degli obiettivi dell’economia circolare grazie alle loro proprietà fisiche e chimiche uniche e alla loro progettabilità. L’economia circolare enfatizza l’uso efficiente delle risorse, la minimizzazione dei rifiuti e il riciclaggio sostenibile dei materiali, e i liquidi ionici industriali forniscono supporto tecnico per questo concetto sotto molti aspetti.

1. Migliorare l’efficienza nell’utilizzo delle risorse
Catalisi e conversione efficienti: i liquidi ionici industriali possono essere utilizzati come catalizzatori efficienti o mezzi di reazione per convertire i rifiuti in sostanze chimiche o combustibili preziosi. Per esempio:
Nella conversione della biomassa, i liquidi ionici possono dissolvere in modo efficiente cellulosa e lignina e convertirli in biocarburanti o sostanze chimiche ad alto valore aggiunto.
Nella degradazione della plastica, i liquidi ionici possono catalizzare il riciclo chimico di materie plastiche come il PET, scomponendole in monomeri originali (come acido tereftalico e glicole etilenico), ottenendo così un utilizzo delle risorse a circuito chiuso.
Separazione selettiva: regolando la struttura dei liquidi ionici, possono estrarre o separare selettivamente componenti specifici (come ioni metallici o composti organici) per migliorare i tassi di recupero delle risorse.
2. Realizzare il riciclo dei materiali
Rigenerazione e riutilizzo di liquidi ionici: i liquidi ionici industriali hanno una buona stabilità chimica e una bassa volatilità e possono essere rigenerati con semplici metodi fisici o chimici (come evaporazione, estrazione o riscaldamento). Ciò consente loro di essere riciclati più volte, riducendo il consumo di nuovi materiali.
Ad esempio, nel processo di cattura del gas, alcuni liquidi ionici possono rilasciare il gas catturato e ripristinarne l'attività attraverso la tecnologia di assorbimento delle oscillazioni di temperatura (TSA) o di assorbimento delle oscillazioni di pressione (PSA).
Nel cracking catalitico o in altri processi chimici, la lunga durata e la riciclabilità dei catalizzatori liquidi ionici riducono significativamente la generazione di rifiuti.
Sistema di circolazione a circuito chiuso: la progettazione dei liquidi ionici consente loro di formare un sistema di circolazione a circuito chiuso in determinati processi. Ad esempio, nel processo elettrolitico dell’alluminio, i liquidi ionici a basso punto di fusione possono sostituire i tradizionali elettroliti della criolite, evitando la generazione di sottoprodotti tossici e realizzando il riciclaggio degli elettroliti.
3. Ridurre le emissioni di rifiuti
I solventi verdi sostituiscono i tradizionali solventi nocivi: i liquidi ionici industriali possono sostituire i tradizionali solventi organici (come i composti organici volatili COV) grazie alla loro bassa volatilità e non tossicità, riducendo così le emissioni di gas nocivi e l’inquinamento ambientale.
Ad esempio, nell'industria farmaceutica, i liquidi ionici come mezzi di reazione possono evitare l'uso di solventi organici e ridurre il contenuto di inquinanti nelle acque reflue e nei gas di scarico.
Ridurre la generazione di sottoprodotti: l'elevata selettività e controllabilità dei liquidi ionici può ridurre significativamente il verificarsi di reazioni collaterali, riducendo così la quantità di rifiuti generati. Ad esempio, nell’industria petrolchimica, i catalizzatori liquidi ionici possono inibire la formazione di depositi di carbonio e coke, prolungare la durata delle apparecchiature e ridurre i costi di trattamento dei residui di scarto.

4. Promuovere l'utilizzo delle risorse dei rifiuti
Cattura e utilizzo della CO₂: i liquidi ionici industriali funzionano bene nel campo della cattura della CO₂ e la CO₂ catturata può essere ulteriormente convertita in sostanze chimiche utili (come metanolo, urea o carbonato). Questo modello di "utilizzo della cattura" realizza il riciclaggio delle risorse di carbonio.
Riciclaggio dei materiali di scarto: i liquidi ionici svolgono un ruolo importante anche nel riciclaggio di rifiuti elettronici, batterie usate e rifiuti di plastica. Per esempio:
Nel riciclaggio delle batterie al litio, i liquidi ionici possono estrarre in modo efficiente metalli preziosi come litio e cobalto, realizzando così il riutilizzo di queste scarse risorse.
Nel riciclo della plastica, i liquidi ionici possono catalizzare la degradazione delle plastiche termoindurenti, consentendo loro di rientrare nel ciclo produttivo.
5. Risparmio energetico e riduzione dell'impatto ambientale
Condizioni di reazione blande: i liquidi ionici possono reagire a temperature e pressioni più basse, riducendo significativamente il consumo di energia. Ad esempio, in alcune reazioni catalitiche, l’uso di liquidi ionici può ridurre la domanda di energia in condizioni di alta temperatura e alta pressione, il che è in linea con il principio di “conservazione energetica e riduzione dei consumi” nell’economia circolare.
Riduci i costi di trasporto e stoccaggio: grazie alla non volatilità e alla stabilità dei liquidi ionici, non perderanno né perderanno durante il trasporto e lo stoccaggio, riducendo ulteriori sprechi di risorse.
6. Supportare la gestione sostenibile della catena di fornitura
Utilizzo di materie prime rinnovabili: alcuni liquidi ionici industriali possono essere preparati da risorse rinnovabili (come estratti vegetali o composti a base biologica), riducendo così la dipendenza dalle risorse fossili.
Ad esempio, i liquidi ionici a base di cationi colina possono essere estratti da fonti naturali, il che è sia ecologico che economico.
Design modulare: la flessibilità del design molecolare dei liquidi ionici consente alle aziende di personalizzare i prodotti in base alle esigenze specifiche, riducendo così la sovrapproduzione e lo spreco di risorse.

I liquidi ionici industriali forniscono un forte supporto tecnico per l’obiettivo dell’economia circolare attraverso la loro catalisi efficiente, separazione selettiva, riciclabilità e utilizzo delle risorse. Possono non solo ridurre lo spreco di risorse e l’inquinamento ambientale, ma anche promuovere il riutilizzo dei rifiuti e lo sviluppo sostenibile. Con il continuo progresso della tecnologia e la graduale riduzione dei costi, i liquidi ionici industriali svolgeranno un ruolo più importante nel futuro sistema di economia circolare e diventeranno una forza chiave nel promuovere la rivoluzione industriale verde.