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Cattura della CO2 “sperimentale” all’Enea

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Presso il Laboratorio processi per la combustione sostenibile dell’unità tecnica tecnologie avanzate per l’energia e l’industria dell’Enea, è in corso la progressiva messa in servizio della piattaforma sperimentale Zecomix, un complesso impianto realizzato nell’ambito della “Ricerca di Sistema Elettrico”, per testare, su scala significativa, la tecnologia del ‘calcium looping’ per la cattura della CO2 e produzione di idrogeno.

La piattaforma sperimentale rappresenta un importante strumento per valutare in maniera quantitativa un complesso mix di diversi processi, che vanno dalla gassificazione del carbone in un letto fluido bollente, alla pulizia del syngas prodotto, alla cattura della CO2, alla combustione del syngas ricco di idrogeno in una micro-turbina a gas, la cui integrazione rappresenta il fattore chiave delle elevate prestazioni energetiche del ciclo.

La piattaforma è concepita come più sezioni sperimentali indipendenti tra di loro, ciascuna in grado di studiare un singolo aspetto del processo globale, o strutturabili come ciclo integrato. Grazie a questa flessibilità nei giorni del 13 e 14 giugno sono stati effettuati, nel reattore di decarbonizzazione di Zecomix, i primi test di cattura della CO2 su dolomite ([Ca, Mg] CO3).

La prima parte della campagna di sperimentazione è stata focalizzata all’ottimizzazione del processo di riscaldamento e soprattutto di calcinazione del materiale naturale, indispensabile per decomporre i carbonati di calcio e magnesio nei rispettivi ossidi e iniziare in tal modo il processo di cattura della CO2. La temperatura è stata, quindi, diminuita, in corrente di N2, fino ad un valore di 650 °C-700 °C, preparando in tal modo il letto alla cattura.

Nel processo l’ossido di calcio rappresenta la fase attiva del sorbente reagendo con la CO2 per formare CaCO3 mentre l’ossido di magnesio agisce da supporto inerte consentendo alla CO2 di raggiungere, attraverso i pori della particella, la parte interna della stessa. La concentrazione della CO2 in ingresso al letto di sorbente è stata scelta in maniera tale da avere un contenuto di anidride carbonica che si avvicini il più possibile a quella misurata in un gas sintetico da carbone sottoposto a un primo stadio di concentrazione della CO2 (CO-shift). La concentrazione di anidride carbonica misurata in uscita dal reattore ha messo in luce un abbattimento medio del 75%, con ampi margini di miglioramento.

È importante sottolineare che la tecnologia, sperimentata  su scala significativa  in relazione al processo di separazione della CO2 da un syngas prodotto da gassificazione di carbone (sistema di cattura  “pre-combustion”), può anche essere applicata al processo di cattura su fumi di combustione (modalità “post-combustion”), estendendo significativamente il campo dei settori applicativi potenzialmente interessati. È anche in via di sviluppo un sorbente sintetico a base di ossido di calcio altamente stabile, che ha mostrato un buon grado di rigenerabilità fino a oltre 500 cicli di cattura/rigenerazione.

Andamento della capacità sorbente del materiale sintetico al variare del numero di cicli di separazione/rigenerazione

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