Le tecnologie ibride riducono il costo della cattura del carbonio per l’industria
Il riscaldamento globale derivante dall’emissione di gas a effetto serra (GES) da parte delle centrali elettriche, dell’industria e di altre fonti è una delle principali sfide che l’Europa e il resto del mondo devono affrontare. Le tecnologie di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio (CCUS) potrebbero ridurre dal 90 % al 95 % le emissioni di tale gas prodotte dall’energia elettrica generata da combustibili fossili e dai processi industriali ad alta intensità energetica, come la produzione di cemento, ceramica, acciaio e prodotti petrolchimici. Tali processi di cattura della CO2 rappresentano circa il 70 % del costo totale del processo CCUS. Attualmente i processi ad alta intensità energetica catturano la CO2 facendola gorgogliare attraverso acqua contenente ammine organiche, che si legano al gas. Tuttavia, si tratta di un metodo inefficiente rispetto alla separazione a membrana e all’adsorbimento sotto vuoto a pressione oscillante basato su sorbenti solidi. Purtroppo, l’implementazione di un sistema autonomo di cattura del carbonio basato esclusivamente sulla tecnologia a membrana o soltanto su sorbenti solidi è un’operazione costosa, perché gli obiettivi ambiziosi di recupero e purezza della CO2 fanno crescere in maniera considerevole le spese energetiche, nonché quelle in conto capitale e operative, rispetto al tradizionale lavaggio con ammine. Ciononostante, tali svantaggi possono essere superati combinando la tecnologia a membrana con gli assorbitori solidi all’interno di configurazioni ibride.
Un metodo combinato per la cattura della CO2: il meglio dei due mondi
Il progetto CARMOF, finanziato dall’UE, ha sviluppato un efficace processo ibrido di cattura della CO2 post-combustione basato su adsorbenti strutturati stampati in 3D. «CARMOF è un processo ibrido che combina gli aspetti migliori delle tecnologie a membrana e a sorbenti solidi», spiega Costantino Martinez Cocera, coordinatore del progetto. L’obiettivo di CARMOF consisteva nel creare assorbitori a secco ad alte prestazioni per la cattura della CO2 post-combustione. Le strutture utilizzate si basano su tecnologie di stampa 3D contenenti una combinazione di strutture metallorganiche, ossido di grafene ridotto o nanotubi di carbonio supportati da leganti e adsorbenti in polietilenimmina. La struttura è stata progettata per la combinazione specifica di gas provenienti dall’industria selezionata. Pertanto, i ricercatori hanno prodotto adsorbenti funzionali presso impianti industriali che coniugano proprietà avanzate, come la conducibilità elettrica, l’adsorbimento di CO2, la superficie elevata, la porosità e la funzionalizzazione modulabili del materiale di base.
I processi ibridi si dimostrano più economici e migliori
«L’integrazione delle diverse tecnologie è superiore a un processo autonomo e ne evita gli svantaggi. I processi ibridi hanno dimostrato la loro superiorità non solo per quanto concerne il recupero di CO2, ma anche per il minore investimento richiesto per l’installazione», osserva Martinez Cocera. Gli adsorbenti vengono modellati mediante stampa 3D utilizzando la microestrusione di una pasta altamente viscosa in materiali porosi strutturati. Il design microporoso delle strutture può essere ottimizzato per consentire un processo di cattura del carbonio a bassa pressione e con una cinetica rapida. La tecnologia viene impiegata e testata in condizioni reali all’interno di cementifici situati in Grecia. «I risultati forniranno informazioni preziose su come utilizzare al meglio le tecnologie attuali e sfruttarne gli impatti combinati per fornire grandi vantaggi a tutte le industrie che emettono grandi quantità di carbonio e alla società nel suo complesso», conclude Martinez Cocera.
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