Tecnologia di lavorazione del combustibile avanzata per la produzione di idrogeno
Il veloce ed efficiente reforming di combustibile è una delle fasi critiche nella produzione di idrogeno per celle a combustibile e per l’economia dell’idrogeno. Nell’ambito del progetto BIOROBUR (Biogas robust processing with combined catalytic reformer and trap), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno sviluppato e testato con successo un sistema di lavorazione del combustibile decentrato, robusto ed efficiente, basato sul reforming autotermico (ATR) di biogas senza separazione preliminare di biossido di carbonio. Il progetto ha lavorato per coprire un’ampia gamma di potenziali applicazioni, che vanno dall’alimentazione delle celle a combustibile alla produzione di idrogeno puro per membrana a scambio protonico. Il sistema di lavorazione del combustibile del progetto BIOROBUR impiega un processo ATR utilizzando nuovi catalizzatori strutturati per convertire il biogas in idrogeno. Questi supporti catalitici si basano sull’elevata conducibilità termica dei materiali cellulari che possono disperdere il calore assialmente nel reattore, in modo efficiente, e sono rivestiti con catalizzatori a basso contenuto di metalli preziosi. Ciò che differenzia questo processo da altri processi simili è il fatto che il calore viene fornito direttamente all’interno del reattore per ossidazione parziale del biogas. Ciò riduce la necessità di scambiatori di calore e aumenta la flessibilità dell’impianto. Un’ulteriore innovazione è data dallo sviluppo di un processo che trattiene le emissioni di particolato in una trappola catalitica caratterizzata da flusso a parete, basata su catalizzatori con metalli di transizione. Strettamente accoppiata al reformer ATR, questa trappola di flusso catalitico è in grado sia di filtrare che di gassificare le particelle di fuliggine. Queste particelle si trovano nella parte di ingresso del reformer durante il funzionamento stabile o transitorio, oppure come prodotto di decomposizione di tracce relative a un reforming incompleto. Più nel dettaglio, il sistema è complessivamente suddiviso in tre sezioni principali. La prima fase del processo comprende compressione, preriscaldamento, e miscelazione di aria, vapore e biogas. Dopo la miscelazione tra vapore e aria, il biogas è supportato da un eiettore a vapore operante con la miscela aria-vapore surriscaldata. Il secondo blocco è costituito dalla conversione catalitica della miscela di syngas (idrogeno e miscela di ossido di carbonio) nell’unità ATR, strettamente accoppiata a un filtro con flusso a parete, per trattenere la fuliggine prodotta. Infine, il gas viene purificato con reattori di conversione del gas d’acqua ad alta e bassa temperatura, oltre che da un assorbimento a pressione oscillante posto a valle. Il potenziale relativo a una affidabile produzione di idrogeno da fonti rinnovabili è enorme. Il sistema di lavorazione del combustibile del progetto BIOROBUR offre 50 Nm3/h di idrogeno ottenuto per il 99,9 % da biogas, riducendo così la dipendenza dai combustibili fossili, un passo importante per rallentare i cambiamenti climatici.
Parole chiave
Sistema di lavorazione del combustibile, produzione di idrogeno, biogas, BIOROBUR, reforming autotermico
