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► Gassificazione del
carbone
Questa tecnologia è competitiva con quella SMR solo
dove il carbone abbonda ed è poco costoso (Stati
Uniti, Cina, Sud Africa).
Il processo di gassificazione consiste nella
ossidazione parziale, non catalitica, del carbone che
viene convertito in un combustibile gassoso formato
principalmente da idrogeno, ossido di carbonio,
anidride carbonica e da idrocarburi leggeri.
I metodi utilizzati sono quelli a letto fisso, a letto
fluidificato ed a letto trascinato. Tutti utilizzano
vapore, ossigeno puro oppure aria per ossidare
parzialmente il carbone ed ottenere come risultato del
gas. I gassificatori, inoltre, producono delle
sostanze inquinanti (ceneri, ossidi di zolfo e azoto)
che devono essere eliminate con i sistemi di
separazione a caldo o a freddo.
► Gassificazione e pirolisi delle biomasse
Le biomasse possono essere considerate come una fonte
rinnovabile d’energia. Con il termine biomasse si
intendono tutti i prodotti organici derivanti, in via
diretta o indiretta, da un processo di fotosintesi. La
fotosintesi è un processo dove le cellule vegetali,
contenenti clorofilla, decompongono l’anidride
carbonica dell’aria liberando ossigeno e trattenendo
il carbonio che forma composti organici necessari alla
vita delle piante.
Grazie a questo processo, le biomasse, possono essere
viste come un serbatoio d’energia solare immagazzinata
come energia chimica. La biomassa utilizzabile ai fini
energetici comprende tutti quei materiali organici che
possono essere utilizzati direttamente come
combustibili oppure trasformati in altre sostanze
(solide, liquide, gassose) di più facile utilizzo
negli impianti di conversione.
L’applicazione di calore alle biomasse produce
numerosi differenti gas tra cui l’idrogeno.
I sistemi tecnologici termochimici disponibili sono
due: la gassificazione e la pirolisi.
La gassificazione delle biomasse, come quella del
carbone, può essere realizzata in diversi modi. I due
metodi principali sono quello indiretto e quello
diretto. La gassificazione indiretta usa la sabbia
come veicolo per trasferire calore dal bruciatore alla
camera di gassificazione. Nella gassificazione
diretta, il calore è fornito direttamente dalla
combustione di una parte delle biomasse. Il costo
dell’idrogeno prodotto nel processo indiretto è
leggermente inferiore.
Nel processo di pirolisi delle biomasse queste vengono
decomposte termicamente ad alta temperatura
(450÷550°C), in atmosfera inerte, per formare un
“bio-olio” costituito per l’85% da sostanze organiche
ossigenate e per il 15% da acqua. Il “bio-olio” viene
poi sottoposto al processo di steam reforming per la
produzione di idrogeno. L’idrogeno prodotto viene
purificato tramite un processo di assorbimento a
pressione variabile (PSA).
La produzione dell’idrogeno dalle biomasse presenta
notevoli possibilità di sviluppo tra i processi che
utilizzano nuove fonti rinnovabili di energia.
Purtroppo il contenuto d’idrogeno nelle biomasse è
solo del 6÷7% rispetto al 25% del gas naturale. Ciò,
unito alla bassa efficienza di conversione (15÷30%)
richiede l’utilizzo di grandi impianti nel caso si
vogliano produrre grandi quantità di idrogeno e, per
questo motivo, i costi sono ancora elevati.
► Altri metodi di produzione
Altri metodi di produzione dell’idrogeno sono la
termolisi e la fotolisi dell’acqua.
La termolisi dell’acqua realizza la dissociazione
dell’acqua utilizzando l’energia termica che è meno
costosa di quella elettrica. Anche se la soluzione più
semplice possa essere quella di realizzare la
dissociazione termica spontanea dell’acqua, questa non
è realizzabile perché occorrerebbe riscaldare il
liquido a temperature vicino ai 3000°C. Il metodo
migliore è quello di realizzare il processo attraverso
una catena di reazioni termochimiche di cui la
scissione dell’acqua sia solo l’ultimo stadio. Ciò
consente di operare a temperature operative più basse
(850°C) e di poter sfruttare come sorgente di energia
termica anche sistemi di captazione solare che
concentrino la radiazione su opportuni elementi
assorbitori.
Altro metodo per la produzione dell’idrogeno è la
fotolisi dell’acqua. Questi sono dei dispositivi che
alimentati direttamente dalla radiazione solare
consentono l’elettrolisi diretta dell’acqua. La
possibilità di realizzare delle strutture che
consentano la trasformazione diretta dell’energia
solare in idrogeno è legata allo sviluppo delle celle
fotoelettochimiche che utilizzano materiali
semiconduttori sia per assorbire l’energia solare, sia
per agire da elettrodo per la scissione dell’acqua.
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