Come possiamo bruciare gas naturale senza rilasciare CO2 nell'aria? Questa impresa si ottiene utilizzando uno speciale metodo di combustione che TU Wien sta studiando da anni:la combustione a ciclo chimico (CLC). In questo processo, La CO2 può essere isolata durante la combustione senza dover utilizzare energia aggiuntiva, il che significa che può quindi essere archiviato. Ciò impedisce che venga rilasciato nell'atmosfera.

Il metodo era già stato applicato con successo in un impianto di prova con una potenza del carburante di 100 kW. Un progetto di ricerca internazionale è ora riuscito ad aumentare significativamente la scala della tecnologia, creando così tutte le condizioni necessarie per consentire la realizzazione di un impianto dimostrativo pienamente funzionante nella gamma dei 10 MW.

Isolare la CO2 da altri gas di combustione

È molto più pulito bruciare gas naturale che bruciare petrolio greggio o carbone. Però, il gas naturale ha l'enorme svantaggio di generare CO2 durante la combustione, che ha un effetto dannoso sul clima. La CO2 fa solitamente parte della miscela dei fumi, insieme all'azoto, vapore acqueo e altre sostanze. In questa forma mista, la CO2 non può essere né immagazzinata né riciclata.

"Nelle strutture con cui collaboriamo, però, il processo di combustione è fondamentalmente diverso, " spiega Stefan Penthor dell'Istituto di ingegneria chimica della TU Wien. "Con il nostro metodo di combustione, il gas naturale non entra affatto in contatto con l'aria, perché dividiamo il processo in due camere separate".

Un granulato di ossido metallico circola tra le due camere ed è responsabile del trasporto di ossigeno dall'aria al carburante:"Pomiamo aria attraverso una camera, dove le particelle assorbono ossigeno. Poi passano alla seconda camera, che attraversa il gas naturale. Qui è dove viene rilasciato l'ossigeno, e poi dove avviene la combustione senza fiamma, producendo CO2 e vapore acqueo, " spiega Penthor.

La separazione in due camere permette di trattare anche due flussi di fumi separati:da una camera viene scaricata aria a ridotta concentrazione di ossigeno, vapore acqueo e CO2 dall'altro. Il vapore acqueo può essere separato abbastanza facilmente, lasciando CO2 quasi pura che possono essere archiviati o utilizzati in altre applicazioni tecniche. "Lo stoccaggio sotterraneo su larga scala di CO2 negli ex giacimenti di gas naturale potrebbe essere molto significativo in futuro, " crede Stefan Penthor. Anche l'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) delle Nazioni Unite considera lo stoccaggio sotterraneo di CO2 come una componente essenziale di qualsiasi futura politica climatica. Tuttavia, La CO2 può essere immagazzinata solo se è stata separata il più pura possibile, proprio come avviene con il nuovo metodo di combustione CLC.

Separando i due flussi di fumi, non è più necessario pulire la CO2 dai fumi, risparmiando così una grande quantità di energia. Nonostante tutto questo, l'elettricità viene generata nel modo consueto e la quantità di energia rilasciata è esattamente la stessa di quella prodotta quando si brucia il gas naturale in modo convenzionale.

Ridimensionato con successo

Sono trascorsi diversi anni da quando TU Wien è stata in grado di dimostrare per la prima volta su un impianto di prova che il metodo di combustione CLC funziona. Ora la grande sfida era riprogettare il processo in modo che potesse essere trasferito a installazioni su larga scala che fossero anche economicamente sostenibili. Non solo è stato necessario rivedere l'intero design della struttura, dovevano essere sviluppati anche nuovi metodi di produzione per le particelle di ossido di metallo. "Servono molte tonnellate di queste particelle per un grande impianto, quindi la fattibilità economica del concetto dipende in modo significativo dal poterli produrre facilmente e con un grado di qualità sufficientemente elevato, " dice Stefan Penthor.

Il progetto di ricerca SUCCESS lavora su temi come questo da tre anni e mezzo. TU Wien ha coordinato il progetto, coinvolgendo 16 stabilimenti partner da tutta Europa, e tra loro, il gruppo è riuscito a risolvere tutte le questioni tecniche importanti. Il progetto rivisto della struttura si basava su due brevetti tecnologici a letto fluidizzato detenuti da TU Wien. "Abbiamo raggiunto il nostro obiettivo:abbiamo sviluppato la tecnologia a un livello tale che il lavoro su un impianto dimostrativo nella gamma da 10 MW può iniziare da un giorno all'altro, " dice Stefan Penthor. Tuttavia, quel prossimo passo non è uno per gli istituti di ricerca; ciò che serve ora sono investitori privati ​​o pubblici. Il successo della tecnologia dipenderà anche dalla volontà politica e dalle condizioni prevalenti all'interno dell'industria energetica del futuro. Inoltre, questo passaggio successivo è importante anche perché è l'unico modo per acquisire l'esperienza necessaria per poter utilizzare la tecnologia su scala industriale a lungo termine.

Intanto, il team di ricerca della TU Wien ha già messo gli occhi sul suo prossimo obiettivo scientifico:"Vogliamo sviluppare ulteriormente il metodo in modo che possa bruciare non solo gas naturale, ma anche biomasse, " dice Penthor. "Se la biomassa fosse bruciata e la CO2 separata, non solo sarebbe un processo CO2 neutrale, ridurrebbe persino la quantità totale di CO2 nell'aria. Quindi potresti produrre energia e allo stesso tempo fare qualcosa di buono per il clima globale".