Nell’ambito del progetto di ricerca sul contenimento delle emissioni da parte degli impianti di generazione elettrica, uno dei temi di maggior interesse riguarda la riduzione delle emissioni di biossido di carbonio (CO 2 ), come contributo dell’industria elettrica al raggiungimento degli obiettivi mondiali previsti tra l’altro dal protocollo di Kyoto. In questo documento vengono esaminate le possibili soluzioni per la cattura del CO 2 mediante modifiche di processo che comportano il trattamento del combustibile o dall’aria comburente, essendo oggetto di una separata attività lo studio dei metodi di cattura dai fumi. L’attività è stata focalizzata sui seguenti argomenti: • Identificazione dei processi e delle configurazioni impiantistiche concettualmente idonee per la riduzione delle emissioni di CO 2 dagli impianti di generazione elettrica, basate sul trattamento (ovvero la trasformazione) dei combustibili a monte della combustione. Sono stati considerati i processi atti ad ossidare il carbonio contenuto nel combustibile e quindi ad eliminare selettivamente il CO 2 prima della combustione, quali in particolare i processi di reforming catalitico ed ossidante degli idrocarburi gassosi e la gassificazione del carbone. Il primo di questi, come noto, è da tempo un processo consolidato per la produzione industriale di idrogeno, mentre il secondo è tuttora oggetto di studio anche se tutt’altro che innovativo. La ricerca bibliografica effettuata ha evidenziato inoltre un crescente interesse, come ovvio, anche per i processi di reforming dei combustibili liquidi. • Identificazione ed analisi delle soluzioni concettualmente proponibili per la riduzione delle emissioni di CO 2 mediante processi di trattamento del comburente, ovvero di separazione dell’ossigeno dall’azoto. L’obiettivo di questa attività è verificare la fattibilità tecnica ed economica di impianti basati sulla combustione con ossigeno o con aria arricchita. Ciò al fine di ridurre i volumi di esausti da trattare nella successiva cattura del CO 2, rendendo tale processo più semplice ed economico. E’ stato anzitutto esaminato lo stato dell’arte dei processi di separazione dell’ossigeno dall’aria tramite distillazione frazionata o tramite i più innovativi processi di adsorbimento o a membrane. E’ stata quindi sommariamente valutata sia la fattibilità tecnica della combustione con ossigeno, esaminando l’impatto di tale tecnologia sugli impianti di generazione o su suoi componenti, sia quella economica, quantificandone i costi di investimento e quelli energetici di esercizio. L’indagine bibliografica sull’argomento ha evidenziato la presenza, in alcuni specifici settori industriali, di applicazioni pratiche già implementate per i combustori ad ossigeno o ad aria arricchita, ed un crescente interesse, almeno a livello di studio, anche per le applicazioni nel campo della generazione. • Analisi e valutazione tecnico-economica comparata delle possibili alternative, con l’identificazione delle soluzioni più interessanti. E’ stata effettuata una valutazione economico-energetica di prima approssimazione dei processi di maggior interesse relativi sia al trattamento dei combustibili solidi, gassosi e liquidi con rimozione del CO 2 ante

combustione, sia di alcune configurazioni impiantistiche proponibili per la combustione con ossigeno o aria arricchita. Per gli stessi è stata inoltre effettuata una valutazione della maturità tecnica. Allo stato dell’arte della tecnologia le soluzioni che appaiono più interessanti per l’impiego del carbone e del gas naturale sono rispettivamente la gassificazione integrata con un ciclo combinato (IGCC) ed il ciclo combinato alimentato da reformer a combustione parziale di gas naturale, entrambi con rimozione del CO 2 prima della combustione. Le soluzioni che prevedono la combustione con ossigeno risultano eccessivamente penalizzate dagli elevati costi energetici dei processi disponibili per la produzione dell’ossigeno. • Identificazione della soluzione meritevole di approfondimento modellistico. Sulla base dei risultati delle valutazioni tecnico-economiche è stata identificata, come configurazione meritevole di approfondimento modellistico più dettagliato, un impianto a ciclo combinato, con rimozione del CO 2 a monte del combustore, alimentato ad idrogeno prodotto da gas naturale mediante reformer ad ossidazione parziale. • Scelta di un codice di simulazione stazionaria di impianti chimici necessario per la simulazione dei diversi processi, acquisto della sua licenza d’uso e partecipazione ad un corso introduttivo sul suo impiego. Il confronto fra le migliori soluzioni rispettivamente applicabili per la cattura del CO 2 da impianti a carbone o a gas mostra sia un notevole aumento dei costi dell’energia elettrica prodotta, sia una sostanziale parità di costo per i due combustibili. Ne consegue che qualora per i nuovi impianti di generazione si rendesse necessario un intervento di riduzione sostanziale delle emissioni di CO 2 , dovrebbe essere possibile mantenere una buona flessibilità di scelta del tipo di combustibile da impiegare.