L’attuale sistema energetico mondiale, fortemente dipendente dalle fonti energetiche fossili (petrolio, gas naturale, carbone), sta ponendo due gravi problemi: • la costante crescita della concentrazione di anidride carbonica (CO 2 ) nell’atmosfera terrestre, che sta provocando un innalzamento della temperatura media del pianeta (aumento dell’effetto serra); • l’esaurimento, previsto entro l’attuale secolo, delle due più importanti fonti fossili, petrolio e gas naturale. Per affrontare e risolvere entro l’attuale secolo i due gravi problemi citati, tutti i Paesi più industrializzati del mondo sono oramai concordi sulla strategia da adottare: • nel breve medio termine la riduzione delle emissioni di CO 2 in atmosfera verrà realizzata mediante la conversione dei combustibili fossili in idrogeno, ottenuta separando e trattenendo il carbonio (sotto forma di CO 2 ) presente in tali combustibili; sarà quindi avviato un sistema energetico basato sulla conversione delle fonti energetiche fossili in idrogeno. Verso questa scelta spingono anche problemi di inquinamento locale, ad es. nelle grandi aree urbane, che il ricorso all’idrogeno risolverebbe definitivamente. • nel lungo termine l’idrogeno verrà prodotto da fonti rinnovabili (idroelettrica, eolica, solare, biomasse) e ove possibile anche da nucleare; in questo modo la CO 2 non sarà più prodotta e il problema dell’esaurimento dei combustibili fossili sarà pure superato. Nel breve medio termine quindi è prevedibile una rapida crescita della produzione di idrogeno da combustibili fossili. Inizialmente il combustibile fossile più impiegato per produrre idrogeno sarà il metano, ma per motivi legati alle riserve accertate di energia non è da escludere che sarà il carbone a diventare la fonte fossile più importante con cui produrre idrogeno, soprattutto se il periodo di transizione verso la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili dovesse prolungarsi oltre ogni previsione. Nella fase iniziale del periodo di transizione verso un’economia ad idrogeno è quasi certo che l’idrogeno troverà impiego nella generazione elettrica di potenza, tramite la sua combustione in turbine a gas. Ciò avverrà ad esempio negli impianti petrolchimici, in cui siano disponibili stream di idrogeno o di miscele gassose ricche in idrogeno. quindi si è deciso di proseguire con le attività di combustione dell’idrogeno in bruciatori per turbine a gas nella condizioni reali di esercizio (a piena pressione). I risultati ottenuti nella RdS del primo triennio (2000-2002) hanno dimostrato che l’idrogeno può essere bruciato in bruciatori per turbina a gas industriale sia come "pure hydrogen" , ricorrendo a fiamme a diffusione, sia miscelato con gas naturale ( in proporzioni fino al 15% in peso) anche utilizzando bruciatori di tipo DLN (Dry Low-NOx). Le emissioni di NOx, esaltate dalla temperatura di fiamma indotta dalla presenza di idrogeno a parità di potenza termica, sono controllabili con ingenti iniezioni di inerte (fiamme a diffusione) o riducendo di molto la potenza di eventuali fiamme pilota nel caso di combustori DLN.

Per superare i problemi connessi alla riduzione del rendimento, indotto dall’iniezione di inerte e alle limitazioni di flessibilità operativa nel caso di processi premiscelati, all’interno del progetto GEN21 è stata avviata , nel secondo semestre del 2003, un’attività di ricerca mirata ad indagare, a livello di scala di laboratorio, le potenzialità della combustione catalitica, di fiamme di gas naturale arricchite di idrogeno, ricorrendo a catalizzatori innovativi. Il presente Rapporto di Avanzamento contiene i risultati di un’indagine sullo stato delle conoscenze nel campo dei sistemi di combustione catalitici potenzialmente idonei per l’impiego in turbina a gas.