l trimetilfosfito (TMPi) è un composto organofosforo utilizzato in una grande varietà di applicazioni, tra cui la protezione delle colture, i ritardanti di fiamma, la produzione di materie plastiche, di prodotti per l’infanzia e di prodotti farmaceutici. Sebbene il TMPi richieda un’attenta manipolazione (potrebbe infatti causare irritazioni alla pelle, alle vie respiratorie e agli occhi), non esistono dati conclusivi sulla sua tossicità per la salute umana e per l’ambiente. Tuttavia, allo stato dell’arte, la produzione di TMPi coinvolge intermediari chimici (ammine terziarie), tutti classifi cati come sostanze altamente pericolose. Inoltre le acque refl ue prodotte richiedono di essere trattate e neutralizzate chimicamente, con un conseguente negativo impatto ambientale.
Parallelamente, uno degli obiettivi a lungo termine che l’Europa sta perseguendo è individuare soluzioni per raggiungere l’autosufficienza sul fosforo, materia prima strategica della quale l’Europa è quasi totalmente dipendente dall’importazione (più del 90% del fosforo proviene da paesi fuori EU), e di supportare lo sviluppo sostenibile di tecnologie innovative per riportare la produzione dei suoi derivati in Europa.
Il progetto LIFE-Trialkyl ha ripensato la metodologia di produzione di TMPi, evitando le suddette sostanze chimiche pericolose e arrivando a dimostrare la possibilità di un nuovo processo continuo altamente sostenibile ed efficiente, che potrebbe portare l’Europa a non essere più dipendente dall’importazione.
A giugno 2016 è stato realizzato l’impianto pilota nello stabilimento di produzione di Italmatch Chemicals ad Arese (Milano).
L’innovazione tecnologica consiste nello sviluppo, mediante un prototipo, di un processo a ciclo continuo basato sul PCl3 e alcoli, alternativo ai processi di produzione attuali di trialchilfosfiti, basati principalmente sulle ammine terziarie e sui fenil-derivati, con un’attenzione particolare al trimetilfosfito. Le criticità riscontrate riguardano lo sviluppo tecnologico di una sintesi nota ma non ancora industrializzata, che limita la formazione di sottoprodotti e salvaguarda la sostenibilità economica e ambientale del processo.
Il progetto LIFE-Trialkyl, dopo anni di ricerca, è riuscito a superare tali limiti, sviluppando un processo industriale caratterizzato da:
- uso di ammoniaca anidra;
- un controllo in tempo reale dei parametri di processo;
- il monitoraggio della temperatura;
- più celle di ingresso a un reattore monostadio.
LIFE-Trialkyl soddisfa i criteri dell’attuale politica di ricerca e innovazione dell’UE, fornendo una soluzione che risponde alle esigenze di una chimica più verde e sostenibile.
I primi risultati hanno mostrato una maggiore efficienza rispetto agli indicatori di processo attesi in termini di rendimento di reazione, purezza, consumo energetico, riduzione dei rifiuti e risparmio idrico.
In particolare, per quanto riguarda:
- la gestione delle acque: risparmio del 100% sui consumi idrici e del 100% sulle acque reflue;
- il consumo energetico: 20-30% di riduzione energetica;
- la tipologia di prodotti intermedi e sottoprodotti ottenuti;
- l’utilizzo di processi chimici più sicuri.
Il progetto LIFE-Trialkyl ha sviluppato un’innovazione tecnologica per la produzione di trimetilfosfiti, consentendo un concetto di produzione industriale con un’attenzione particolare all’ambiente e agli impatti socio-economici.
I prodotti ottenuti attraverso questo il processo innovativo di LIFE-Trialkyl sono ampiamente utilizzati nell’industria chimica come intermedi per applicazioni agricole e farmaceutiche e come additivi altamente performanti per l’industria delle materie plastiche, tra cui, ad esempio, un PVC più sostenibile.
Per queste ragioni, il progetto LIFE-Trialkyl ha anche un impatto socio-economico importante. La produzione in Europa del TMPi permetterà:
- la generazione di un prodotto chimico industriale di interesse sociale, rendendo disponibili prodotti privi di fenolo e prodotti più flessibili per le esigenze di un mercato sempre più attento alla sostenibilità;
- la riduzione di trasporti a lunga distanza, evitando così di importare il prodotto dall’Asia;
- di aiutare l’Europa a riconquistare la leadership nel segmento degli additivi chimici;
- di rafforzare e implementare il concetto di economia circolare nell’industria chimica.
LIFE-Trialkyl rappresenta un’importante innovazione, in linea con il Programma europeo per l’ambiente al 2020.
- ACQUA, EMISSIONI, AMBIENTE E GESTIONE DEI RIFIUTI
L’innovazione generata da LIFE-Trialkyl permette la riduzione fi no al 100% di acqua utilizzata nel processo produttivo per la produzione di TMPi in Europa e permette la riduzione fi no al 100% della produzione di acque reflue (~ 9 milioni di l/anno potrebbero essere risparmiati in Europa). Infatti, gli unici sotto-prodotti del processo sono il TMPi e l’NH4Cl, che possono essere riutilizzati come fertilizzanti, nell’ottica di un’economia circolare.
Inoltre, LIFE-Trialkyl riduce del 20-30% l’energia necessaria per produrre il TMPi, ottimizzando il consumo energetico.
- SOSTENIBILITÀ
La nuova formulazione chimica e il nuovo processo industriale consentono alternative sostenibili in termini di reazioni chimiche e di trasformazione industriale. Diffondere la sostenibilità dei risultati ottenuti massimizzerà la potenziale applicazione dell’innovazione tecnologica, rafforzando anche le future collaborazioni con la comunità industriale e accademica.
I risultati finali provenienti dalle analisi fatte durante il Life Cicle Assessment (LCA) hanno dimostrato che per produrre TMPi il processo LIFE-Trialkyl è una chiara alternativa al processo basato sulla trietilammina (TEA), soprattutto a livello ambientale.
In particolare, il confronto tra i due processi mostra i seguenti risultati:
- Riduzione del potenziale di riscaldamento globale: oltre il 90% (3,14 kg CO2 eq per il processo LIFE-Trialkyl vs. 52,9 kg CO2 eq per il processo TEA per kg di TMPi prodotto);
- Riduzione del fabbisogno energetico: oltre il 90% (64,6 MJ per il processo LIFE-Trialkyl vs. 901,6 MJ per il processo TEA per kg di TMPi prodotto);
- Riduzione dell’esaurimento dell’acqua: 60% (16,4 m3 per il processo LIFE-Trialkyl vs. 43,6 m3 per il processo TEA per ogni kg di TMPi prodotto);
- Ipotizzando un processo all’avanguardia basato sulla TEA per produrre 180 tonnellate/anno di TMPi, per il recupero di ammine terziarie dovrebbero essere utilizzati 320.000 L/anno di acque reflue (Italmatch, Carlini 2017). Questo processo non richiede acqua supplementare per il recupero delle ammine terziarie e l’acqua di processo viene riutilizzata e recuperata nell’impianto pilota.
Per tutti i risultati ottenuti, possiamo dire che LIFE-Trialkyl è stato un progetto innovativo e stimolante che ha contribuito a un futuro sostenibile!