Obiettivo 1: Produzione di idrogeno verde e pulito
REFERENTE/I
Giuseppina Vanga – ENEA
giuseppina.vanga@enea.it
Attività
Sviluppo di materiali sorbenti con elevata capacità di assorbimento di CO2 nelle condizioni tipiche in cui vengono realizzati i processi termochimici di produzione di idrogeno. Tale sviluppo supporterà l’intensificazione di processi di produzione termochimica e purificazione dell’idrogeno da biomasse. In particolare i processi di produzione di idrogeno verde che verranno intensificati mediante rimozione di CO2 riguarderanno le reazioni di: (a) reforming di metano di origine biologica mediante vapore (Sorption Enhanced Steam Methane Reforming SE-SMR); (b) produzione di gas d’acqua (Sorption Enhanced Water Gas Shift, SE-WGS).
A tale scopo verranno impiegate una tecnologia a doppio letto fluido (DFB, Dual Fluidised Bed) e a tamburo rotante (Rotary Drum Reactor, RDR) che permetteranno un diverso contatto tra i materiali sorbenti e/o catalitici ed il combustibile da valorizzare (i.e. biomassa, biometano, monossido di carbonio).
Figura 1
Reattore a Tamburo rotante (RDR) ENEA Casaccia
Risultati
- Sono stati sviluppati catalizzatori sorbenti (Ni-40%CaO-60%Ca12Al14O33 ed Ni-40%CaO-60%CaZrO3) per la reazione di reforming del gas metano, così da accoppiare in questo caso la gassificazione della biomassa residuale e il reforming del metano da essa prodotto per ottenere un gas composto dal più del 90% di idrogeno. I materiali sintetizzati e caratterizzati con lo scopo di utilizzarli nei prototipi presenti presso la piattaforma di ricerca di eccellenza di ZECOMIX del centro di ricerca dell’ENEA -Casaccia. Sono stati condotti test sperimentali di gassificazione di biomasse residuali tramite ossido di calcio e test di reforming di metano biologico intensificate con cattura di CO2 (Sorption Enhanced Steam Methane Reforming) per studiare le condizioni ottimali del processo. Il processo potenziato dalla cattura di CO2 (Sorption Enhanced Gasification, SEG) è stato condotto in un reattore a tamburo rotante per valutarne le relative prestazioni in termini di abbattimento di CO2 e produzione di idrogeno verde
Figura 2
Sintesi di sorbente a base di ossido di calcio 40% in peso supportato su mayenite
Figura 3
Senesi di sorbente a base di ossido di calcio 40% in peso supportato su perovskite calcio zirconato
Gassificazione intensificata con cattura di CO2 (SEG) su reattore a tamburo rotante (VALCHIRIA)
- •Biomassa residuale: Gusci di mandorla
- •Sorbente: dolomite naturale 50% di CaO
- •Rapporto Steam/Biomass: 1 kgvapore/1 kgbiomassa
- •In condizioni non ottimizzate il contenuto di idrogeno è stato del ~50%v/v in condizioni ottimizzate si arriva a oltre l’80%v/v Minore contenuto di TAR pari a 11 g/Nm3 rispetto ai TAR ottenuti con gassificazione classica a 850 °C con aria e vapore minore ma in condizioni ottimizzate la percentuale dei TAR è minore pari a 6.6 g/Nm3
- •Temperatura di gassificazione: 650 °C trade-off gassificazione/carbonatazione
Figura 4
Grafici della gassificazione intensificata con cattura di CO2
Team di ricerca
Giuseppina Vanga (ENEA)
Umberto Pasqual Laverdura (ENEA)
Francesca Famà (ENEA)
Giorgio Calchetti (ENEA)
Di Nardo Antonio (ENEA)
Eugenio Giacomazzi (ENEA)
Andrea Assettati (ENEA)
Giuliano Guidarelli (ENEA)
Emanuele Di Bisceglie (PhD)
In collaborazione con:
Università La Sapienza e Università degli Studi dell’Aquila
Documenti
