Un nuovo metodo di combustione del gas che elimina la necessità di una costosa separazione del gas è stato potenziato con successo. Il nuovo metodo ha penalità di efficienza gas-vapore molto inferiori rispetto alle tecnologie alternative di cattura della CO2, così come un costo per evitare la CO2 ridotto del 60 % rispetto allo scrubbing con ammina. Il consorzio sta già cercando di estenderlo alla combustione della biomassa.

Sebbene più pulito del petrolio greggio o della combustione del carbone, i metodi attuali per la combustione del gas naturale generano ancora CO2 come parte di una miscela di gas di combustione che include azoto, vapore acqueo e altre sostanze.

In questa forma, la CO2 non può essere immagazzinata o riciclata. Ciò ha spinto i ricercatori finanziati nell'ambito del progetto SUCCESS (Generazione di vapore industriale con cattura del 100 % di carbonio e penalità di efficienza insignificante—Scale-Up of ossigeno Carrier for Chemical-loop combustione using Environmentally SuStainable Materials) a cercare un valido, metodo di combustione alternativo che hanno trovato nella "Combustione ad anello chimico" (CLC).

Cosa rende CLC una soluzione ad alto potenziale per la cattura e lo stoccaggio del carbonio?

Il più grande vantaggio della tecnologia CLC è il fatto che aria e carburante non vengono mai mescolati, mentre la fase di separazione gas-gas ad alta intensità energetica (separazione di CO2 da un flusso di gas di scarico), che è comune in altre tecnologie di cattura del carbonio, è evitato. Ciò riduce drasticamente la penalizzazione energetica della separazione della CO2.

Qual è stato il ruolo svolto da SUCCESS nel suo ulteriore sviluppo?

Il progetto SUCCESS si è concentrato sui due aspetti più importanti della tecnologia:l'aumento della produzione di trasportatori di ossigeno e l'aumento della progettazione del sistema del reattore. L'obiettivo principale del progetto consisteva nel rendere la tecnologia CLC pronta per la dimostrazione nell'intervallo di 10 MW di potenza assorbita dal combustibile. Per quello scopo, i processi di produzione per il materiale di trasporto dell'ossigeno sono stati portati su scala multi-tonnellata ed è stato presentato un concetto di reattore adatto a queste dimensioni.

Quali sono state le principali difficoltà che hai dovuto affrontare e come le hai superate?

Le principali difficoltà risiedevano nel ridimensionamento del materiale di trasporto dell'ossigeno dalla scala di laboratorio alla scala multi-tonnellata. Questo ridimensionamento include due aspetti critici:l'identificazione delle materie prime disponibili su scala industriale/quantitativa e l'aumento del processo produttivo stesso.

La produzione su larga scala di materiale di trasporto dell'ossigeno viene eseguita utilizzando materie prime che hanno più impurità rispetto ai prodotti chimici puliti utilizzati su scala di laboratorio. La sfida è identificare gli impatti di queste impurità sul prodotto finale e selezionare la materia prima più adatta. Questi problemi sono stati risolti durante il progetto, e la produzione di materiale è stata aumentata con successo con la produzione di 3,5 tonnellate di materiale.

L'approccio consisteva nell'ottimizzazione iterativa della produzione su larga scala, vale a dire feedback regolare durante il processo di scale-up dai test in unità pilota. Però, vediamo ancora un ulteriore potenziale di ottimizzazione del processo produttivo, portando a materiali più performanti.

Come è andata la fase di validazione?

La fase di validazione è andata molto bene. I materiali prodotti sono stati testati in diverse unità pilota da 10 kW a 1 MW. L'operazione con questi materiali ha avuto successo in tutte le unità. Il confronto con i materiali di riferimento mostra che le prestazioni del materiale in scala maggiore sono simili a quelle del materiale di riferimento.

Cosa hai imparato riguardo al potenziale commerciale di CLC?

L'analisi tecnico-economica della tecnologia ha mostrato che il maggior potenziale di CLC dei combustibili gassosi, come gas naturale o gas di raffineria, è nella produzione di vapore industriale. Abbiamo anche visto quanto sia fondamentale fare il passo per passare alla scala successiva (nell'ordine di 10 MW) per acquisire esperienza operativa a lungo termine con la tecnologia CLC.

Hai dei piani di follow-up?

Sulla base dei risultati del progetto, siamo fiduciosi che la tecnologia sia pronta per la dimostrazione su scala successiva. Ci sono, però, non ci sono ancora piani specifici di follow-up per i progetti dimostrativi.

Sarebbe inoltre di grande interesse sviluppare la tecnologia CLC per l'utilizzo della biomassa verso la produzione di energia a emissioni inferiori allo zero. Alla luce del restante budget di carbonio per un aumento inferiore a 2 °C, Bio Energy CCS (BECCS) sta acquisendo sempre più importanza. Ciò è stato sottolineato anche nell'ultimo rapporto di valutazione dell'IPCC. Vediamo un grande potenziale per CLC in questo campo.