Attualmente, i fumi di combustione da gas naturale delle turbine a gas non sono soggetti a trattamenti di purificazione poiché, anche in virtù dell’adozione di bruciatori low-NOx, sono rispettati i vigenti limiti di emissione. Lo scenario è comunque destinato a mutare poiché i limiti di emissione potranno essere ulteriormente ridotti nel prossimo futuro e, probabilmente, saranno anche ridefiniti in termini di quantitativi totali di ossidi di azoto emessi dal singolo impianto durante l’esercizio. Un’eventuale revisione della legislazione in vigore implicherebbe necessariamente il ricorso a metodi secondari per il trattamento dei fumi emessi dalle turbine a gas. L’importanza di valutare attentamente il problema dell’abbattimento degli ossidi di azoto presenti nei gas combusti emessi dalle turbine a gas è avvalorata senza ambiguità dal sempre maggiore impiego a livello mondiale di queste macchine nella produzione di energia elettrica. Tale diffusione è favorita dal prezzo relativamente stabile del gas naturale e dal costo capitale relativamente basso delle turbine a gas. A tale proposito, molto significativa è la previsione dell’Energy Information Agency dove si stima che il 75% della nuova domanda di energia elettrica negli USA sarà prodotto utilizzando turbine a gas. Il processo catalitico ideale per l’applicazione su turbine a gas dovrebbe operare ad una temperatura compresa tra i 450 e i 600 °C e con la minima perdita di carico. Inoltre, l’eventualità di operare senza l’aggiunta di alcun reagente estraneo al processo di combustione, costituirebbe un indubbio vantaggio sia in termini di costi di investimento che di gestione degli impianti. Tra le tecnologie catalitiche innovative, particolarmente attraente si mostra la decomposizione diretta di NO a N 2 ed O 2 in quanto permetterebbe il controllo degli NO x nei processi industriali senza l’impiego né di ammoniaca né di altro coreagente. Il catalizzatore attualmente riconosciuto come il più attivo nella reazione in esame, ma purtroppo caratterizzato da scarsa stabilità idrotermica nelle reali condizioni di esercizio, è la zeolite ZSM5 scambiata con rame. Per tale ragione, all’interno del progetto GEN 21, Sottoprogetto GAS, è stata inserita un’attività di indagine e valutazione dei metodi di abbattimento degli NO x dai fumi in uscita dagli impianti di generazione operanti con turbine a gas, rivolgendo particolare attenzione alla verifica di sviluppo industriale del processo catalitico di decomposizione diretta degli ossidi di azoto. Nello specifico, nel Task “Tecnologie di abbattimento di NO x ”, inserito nel Work Package GASEMIS “Abbattimento degli inquinanti gassosi nei cicli combinati alimentati a gas naturale”, è stata verificata la possibilità di incrementare la resistenza idrotermica dei catalizzatori di decomposizione diretta mediante il drogaggio della struttura zeolitica con alcuni cationi di terre rare (Ce, Sm e La). Inoltre, si è anche indagato sulla possibilità di prevenire la degradazione dei catalizzatori attraverso l’impiego di uno stadio preliminare di adsorbimento selettivo di NO x da anteporre al processo catalitico di decomposizione diretta che in tal modo opererebbe sugli effluenti della fase di

rigenerazione del sorbente in assenza di vapore d’acqua e sarebbe favorita dagli elevati valori di concentrazione di NO x ottenibili. L’attività oggetto di discussione della presente relazione, in parte svolta con la collaborazione del Dipartimento di Ingegneria Chimica dell’Università degli Studi di Napoli “Federico II”, costituisce il prodotto finale della milestone 1.5.1.1 ed ha avuto carattere essenzialmente propedeutico all’avvio della fase di preparazione, caratterizzazione ed aumento della stabilità di catalizzatori efficienti nella decomposizione diretta degli NO x riguardando in particolare: 1. un’indagine bibliografica sia sul drogaggio con cationi di terre rare di zeoliti ZSM5 per aumentarne la resistenza idrotermica sia sulle tecniche di scambio ionico con rame delle zeoliti drogate; 2. un’indagine bibliografica relativamente ad assorbitori di NO x rigenerabili; 3. caratterizzazione e misure di efficienza di assorbimento su sorbenti. Attraverso lo studio effettuato, sono state individuate le metodologie di sintesi dei catalizzatori su base zeolitica e le tecniche di drogaggio che consentono di incrementare la loro resistenza alle condizioni idrotermiche. I catalizzatori più attivi sono risultati essere le zeoliti ZSM-5 scambiate con Cu, mentre la migliore stabilizzazione della struttura si realizza attraverso il drogaggio della zeolite con elementi di terre rare. Infine, l’esame della letteratura scientifica relativamente ai processi di adsorbimento selettivo di NO x con opportuni sorbenti ha permesso di individuare metodologie (in particolare quella basata su una classe di materiali innovativi a base di ossidi misti di Cu e Ca o Ba) che potrebbero essere vantaggiosamente abbinate alla tecnologia catalitica di decomposizione diretta in modo da evitarne il degrado nelle condizioni idrotermiche. Prove di adsorbimento selettivo di NO x eseguite su ossidi misti di Cu e Ca hanno evidenziato per tali composti una buona efficienza di abbattimento, una rilevante resistenza ai cicli di adsorbimento/rigenerazione, ma un’attenuazione delle loro prestazioni imputabile ad un effetto inibitore sull’adsorbimento di NO x da parte del vapore acqueo eventualmente presente nella corrente di alimento.