S2C2, cattura della CO2 mediante sorbente solido

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gassificatore
di Felice Lucia

La cattura post-combustione della CO2 consiste nella sua separazione dai fumi prodotti dalla combustione mediante un processo ampiamente utilizzato nell’industria petrolchimica: i fumi attraversano una soluzione ove avviene una reazione con le ammine disciolte che separa la CO2 in una forma pronta per il trasporto e il successivo confinamento geologico.
Il principale ostacolo all’introduzione di questa tecnologia negli impianti di produzione di energia elettrica sono i costi molto elevati di esercizio che riducono il rendimento elettrico dell’impianto e ciò si riflette in un marcato aumento del costo di produzione dell’energia elettrica. RSE grazie alle proprie competenze ha sviluppato e messo a punto un processo innovativo, migliorativo dello stato dell’arte, la cui principale differenza, rispetto a quello convenzionale, è la tipologia del mezzo di diluizione: le ammine sono ancorate su un supporto solido poroso (sorbente solido) anziché in soluzione acquosa. Per valutare la tecnologia in condizioni reali ed acquisire elementi per lo scaleup è stato realizzato un impianto pilota di piccola taglia, battezzato S2C2, che, grazie a un accordo di collaborazione con Enel, è stato installato presso la centrale a carbone di Brindisi Sud.
Il processo avviene in due fasi. Dapprima i fumi attraversano un letto fisso costituito dal sorbente solido in forma granulare: l’anidride carbonica è assorbita dall’ammina dispersa sulla superficie dei grani ed i fumi, liberi dalla CO2 vanno al camino. In seguito il sorbente solido è rigenerato, rilasciando la CO2 che viene inviata al confinamento, ed è così pronto ad un nuovo ciclo di assorbimento. E’ in questa fase, quella energeticamente più dispendiosa, il principale vantaggio di questa tecnologia rispetto a quella convenzionale.
Questo processo, inoltre, non presenta i tipici inconvenienti del processo convenzionale: l’insorgere di corrosione, la formazione di schiuma e la degradazione del solvente che inquina l’ambiente.
La tecnologia del sorbente solido si è concretizzata presso il Laboratorio Materiali e Processi Catalitici di RSE con la messa a punto di un materiale, costituito da ammina supportata su un ossido metallico poroso granulare, con una buona capacità di assorbimento per la CO2, una completa rigenerabilità e nessuna riduzione nell’efficienza di adsorbimento (per 150 cicli consecutivi di assorbimento/ rigenerazione).
I risultati ottenuti in laboratorio sono stati ritenuti idonei per passare alla fase di verifica della tecnologia in campo, realizzando un impianto pilota. La taglia scelta, sufficiente per evidenziare i problemi dello scale up, ha consentito di realizzare un impianto in forma compatta, interamente posizionato su un grigliato, comprensivo della sala quadri elettrici-sala controllo, e trasportabile su gomma.
S2C2 tratta sino a 100 nm3/h di fumi, è costituito da quattro unità di assorbimento-desorbimento, ognuna delle quali contiene circa di sorbente. L’installazione è avvenuta nel mese di dicembre del 2011 nella centrale termoelettrica a carbone di Brindisi. Dopo la messa in servizio è iniziata la prima campagna di prova che è terminata il 31 marzo del 2012.
In parallelo alla realizzazione dell’impianto pilota, è stato anche affrontato lo scale-up della produzione del sorbente per consentire il passaggio dalle alcune centinaia di grammi della scala da laboratorio ai necessari per effettuare la prima carica. La particolare metodologia di preparazione del sorbente messa a punto in laboratorio ha richiesto l’impiego di apparecchiature inusuali per l’industria chimica che sono state individuate grazie a diversi contatti avuti con operatori del settore dell’industria chimica dei materiali.
Gli sviluppi futuri prevedono di migliorare ulteriormente l’efficienza (e quindi le dimensioni dell’impianto) e ridurre i costi della cattura sviluppando nuovi sorbenti solidi (per esempio di diversa forma e morfologia). I nuovi sorbenti saranno quindi sperimentati, valutando anche gli effetti dei contaminanti caratteristici dei fumi di combustione, sull’impianto pilota S2C2, opportunamente modificato alla luce dell’esperienza di esercizio maturata in questo primo periodo. Un’altra interessante applicazione di questa tecnologia è nel settore delle biomasse.
La recente normativa nazionale e comunitaria prevede l’impiego di biogas derivante da fermentazione anaerobica di biomasse per la produzione, oltre che di energia elettrica e calore, di un combustibile, generalmente indicato come “biometano”, con purezza idonea per l’immissione nelle reti esistenti del gas naturale. Il processo sviluppato presenta favorevoli prospettive anche ai fini del trattamento del biogas per la produzione di biometano, che comporta necessariamente la separazione della CO2 presente nel biogas in concentrazioni elevate.

fonte: RSE