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Raggiunto un altro traguardo per le tecnologie dei carburanti puliti

Il progetto ASCENT ha introdotto un processo per la cattura del carbonio pre-combustione a sostegno degli sforzi per combattere il cambiamento climatico, l’esaurimento delle risorse e il consumo di acqua, migliorando al contempo la salute umana, l’efficienza energetica e la qualità dell’ecosistema.
Raggiunto un altro traguardo per le tecnologie dei carburanti puliti
I sistemi di produzione di energia pre-combustione convertono il combustibile gassoso, solido o liquido per creare una miscela di idrogeno (H2) e anidride carbonica (CO2). Oltre a essere utile per la produzione di elettricità, in futuro l’idrogeno generato potrebbe anche riscaldare case e veicoli elettrici. Fondamentalmente il processo potrebbe essere intrapreso con emissioni quasi zero se riuscisse a catturare l’anidride carbonica in modo efficace, e quindi viene spesso promosso come tecnica utile nella lotta contro il cambiamento climatico provocato dall’uomo.

Tuttavia, uno degli attuali ostacoli è che i processi per la separazione della CO2, quali quelli che prevedono l’utilizzo dell’ammina liquida, si verificano a temperature relativamente basse, e pertanto risultano costosi, tossici per l’ambiente e richiedono molta energia.

Il progetto Advanced Solid Cycles with Efficient Novel Technologies (ASCENT), finanziato dall’UE, è riuscito a fornire una prova di concetto per tre processi innovativi ad alta temperatura (superiore a 300 °C) che catturano la CO2 in modi più economici e più rispettosi dell’ambiente, producendo al contempo l’idrogeno necessario per una produzione di energia altamente efficiente.

Prova di concetto per tre processi

Spiegando il fondamento logico di ASCENT, il coordinatore del progetto, il dott. Stefano Stendardo, afferma «La principale forza trainante della ricerca è stata quella di modificare lo stato attuale delle tecnologie a basse emissioni di carbonio, verso un cambiamento radicale che riduca l’energia richiesta».

Ciascuno dei tre processi ASCENT ad alta temperatura è stato modellato in modo da massimizzare la produzione di energia, riducendo al minimo le emissioni di CO2. Tutti i processi in esame combinano una reazione che richiede calore (endotermica) e una reazione che rilascia calore (esotermica), per una nuova combinazione dei due approcci generatori di calore che ha reso l’intero processo più efficiente.

L’integrazione di queste reazioni all’interno di un singolo reattore ha consentito una maggiore temperatura del carburante per una efficace produzione di idrogeno con il vantaggio di ridotte esigenze di apparecchiature, oltre a un aumento del volume di energia generata. Inoltre, il calore di scarto generato durante la separazione della CO2 e la produzione di H2, può esso stesso produrre ulteriore energia mediante un ciclo termodinamico chiuso.

I tre concetti in esame per la produzione di combustibile ricco di idrogeno da utilizzare in un ciclo di alimentazione o nell’industria, sono stati progettati per funzionare in modo complementare. È stato testato un ciclo di looping calcio-rame abbinato a due coppie di reazione endotermiche-esotermiche all’interno dello stesso letto fisso. In secondo luogo, i ricercatori hanno esaminato un concetto soprannominato CSHIFT, basato su un sistema di reattore a letto fluidizzato altamente innovativo. Infine, hanno sperimentato un processo di Sorption Enhanced Reforming (SER) in un ciclo di looping a letto fluidizzato.

Come ricorda il dott. Stendardo, «la nostra sfida principale era quella di testare ogni tecnologia in condizioni di pressione e temperatura industrialmente rilevanti, con la produzione di materiali su una scala necessaria per l’implementazione reale».

Una volta che i processi ASCENT hanno realizzato la loro prova di concetto, essi sono stati sottoposti a modellizzazione e simulazione alla scala completa necessaria per la produzione industriale di energia.

Lavorare ai livelli più elevati di prontezza della tecnologia

Il progetto ASCENT contribuisce a una serie di politiche UE incentrate sull’ambiente, quali le ambizioni per migliorare l’efficienza energetica e affrontare il cambiamento climatico attraverso l’uso di combustibile fossile pulito. Contribuisce inoltre a far fronte alla pressante necessità di garantire l’approvvigionamento energetico a lungo termine dell’Europa, oltre a migliorare la competitività dell’industria europea, compreso il coinvolgimento delle piccole e medie imprese

Facendo progredire il lavoro per sfruttare le proprietà chimiche e meccaniche di successo dei materiali ASCENT, il dott. Stendardo afferma con entusiasmo, «La nostra ambizione è quella di continuare a potenziare ulteriormente lo sviluppo e la produzione di questi materiali. Una potenziale evoluzione per le tecnologie ASCENT è la loro ibridazione con le energie rinnovabili, per lo stoccaggio di energia e l’ulteriore riduzione delle emissioni di CO2».

Keywords

ASCENT, combustibile fossile, energia pulita, pre-combustione, cambiamenti climatici, CO2, idrogeno, energia, elettricità, calore, temperatura, reattore