Materiale solido per una cattura del carbonio ad alta efficienza energetica
La CE ha identificato la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS) come un’importante tecnologia per raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni di carbonio dell’Unione europea entro il 2050. Questo metodo contribuisce sostanzialmente alla mitigazione dei cambiamenti climatici, in aggiunta a ulteriori tentativi che includono la produzione di energia da fonti rinnovabili. Il progetto GRAMOFON, finanziato dall’UE, si prefigge di migliorare i tassi di adsorbimento di CO2 nella tecnologia di CCS per una maggiore efficienza energetica, preservando la consistenza del materiale sorbente. I ricercatori hanno lavorato sulla promettente tecnologia di CCS sulla base di sorbenti solidi che sono in grado di rigenerarsi molto più velocemente rispetto all’attuale tecnica di adsorbimento del liquido alternativa.
Prototipazione di un nuovo processo di CCS
I ricercatori hanno sviluppato un prototipo di un nuovo processo di separazione a secco per la CCS utilizzando solidi porosi ibridi chiamati strutture metallorganiche e nanostrutture di ossido di grafene. Il team ha lavorato anche su un processo volto a provocare il desorbimento efficiente della CO2 dal materiale di adsorbimento utilizzando una tecnologia a microonde specializzata. «Al termine del progetto GRAMOFON, sono stati sviluppati materiali molto promettenti per la cattura di CO2 sulla base di strutture metallorganiche e aerogel di ossido grafene», afferma il coordinatore del progetto, Adolfo Benedito Borrás. I ricercatori hanno scoperto nuove proprietà dei materiali compositi sviluppati durante il progetto e hanno dimostrato che questi nuovi materiali sono in grado di essere prodotti su larga scala nella forma necessaria per un migliore adsorbimento. Ciò che assume ancor più rilevanza è il fatto che i ricercatori abbiano dimostrato la possibilità di una produzione su media e grande scala. «La combinazione di proprietà di adsorbimento con un comportamento da potente suscettore di microonde ci ha permesso di sviluppare un materiale con proprietà di adsorbimento/desorbimento innovative», continua Adolfo Benedito Borrás. GRAMOFON ha sviluppato un prototipo di microonde per rigenerare il materiale adsorbente utilizzato nella tecnologia di CCS. I risultati di rigenerazione sono stati notevoli e i nuovi materiali hanno ridotto la temperatura necessaria per la rigenerazione da 80 ºC a 50 ºC. La loro tecnologia e i processi di CCS richiedevano meno energia per la rigenerazione e anche i loro materiali si raffreddavano molto più rapidamente dei sorbenti liquidi.
Guadagni materiali
GRAMOFON ha constatato che i loro materiali possono fungere da catalizzatori per monitorare velocemente la conversione di CO2 in carbonati ciclici, offrendo rese elevate a una temperatura e una pressione più basse. «I materiali di GRAMOFON hanno mostrato importanti miglioramenti nella riduzione della penalità energetica, consentendo di ridurre i costi di contenimento della CO2 tra il 20 e il 40 %, e di risparmiare circa il 50 % delle emissioni di CO2», osserva Benedito. Rispetto al tradizionale processo di cattura della CO2 con ammine liquide, i ricercatori stimano che i loro nuovi materiali e processi di cattura di CO2 ridurranno del 40 % il costo dell’energia utilizzata per la cattura della CO2 negli impianti siderurgici. Il team stima inoltre che i cementifici ridurrebbero il loro uso delle risorse petrolifere del 70 %.
Piani di ampliamento
GRAMOFON ha registrato un brevetto con il nome di «MW-Desorption». I partner del progetto intendono ampliare i loro processi e aumentare il loro livello di maturità tecnologica (TRL) al fine di garantire che la loro tecnologia di cattura del carbonio superi le prestazioni dei procedimenti a vuoto tradizionali. Il team studierà anche la prestazione catalitica di strutture metallorganiche/ossidi di grafene per la conversione di CO2 e svilupperà ulteriormente la tecnologia attraverso diversi progetti europei. Le domande abbondano per quanto concerne la produzione di edifici in cemento, combustibili, prodotti chimici, materie plastiche e altro ancora.
Parole chiave
GRAMOFON, cattura e stoccaggio del carbonio (CCS), energia, cattura di CO2, adsorbimento, emissione, microonda, strutture metallorganiche, ossido di grafene, gas a effetto serra
