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rapporti - Rapporto di Sintesi

Progetto P8 “Studi sull’utilizzo pulito dei combustibili fossili e cattura e sequestro della CO2” – Documento di sintesi dell’attività 2010

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Progetto P8 “Studi sull’utilizzo pulito dei combustibili fossili e cattura e sequestro della CO2” – Documento di sintesi dell’attività 2010

Il presente Rapporto si riferisce alle attività di ricerca svolte nel periodo Gennaio 2010÷Marzo 2011 nel Progetto “Studi sull’utilizzo pulito dei combustibili fossili e cattura e sequestro della CO2” dell’Area “Produzione di energia elettrica e protezione dell’ambiente”, una delle tre Aree di ricerca definite nell’Accordo di Programma triennale tra il Ministero dello Sviluppo Economico ed ERSE S.p.A. stipulato il 30 luglio 2009. Gli obiettivi e l’articolazione del progetto sono descritti nel documento “Piano Annuale di Realizzazione 2010” prot. RSE 10004429 (Novembre 2010). Le attività svolte contribuiscono alla messa a punto di alcune tecnologie, metodologie e strumenti di particolare interesse per la realtà italiana sia per l’incremento dell’efficienza degli impianti e la riduzione delle emissioni inquinanti in atmosfera sia per la cattura dell’anidride carbonica e il suo successivo trasporto e stabile confinamento. Le attività si sono pertanto articolate su tre linee: l’impiego sostenibile dei combustibili fossili, la cattura della CO2, il trasporto e confinamento della CO2. L’obiettivo di un impiego sostenibile dei combustibili fossili è stato perseguito attraverso lo studio di una serie di tecnologie che applicate in diverse parti del ciclo di una centrale termoelettrica permettono di ottenere significativi livelli di riduzione delle emissioni contenendo gli effetti negativi sull’efficienza. Ad esempio sono state proposte due tecniche innovative molto interessanti per l’abbattimento degli ossidi di azoto, entrambe applicabili in retrofitting, una ottenuta ricoprendo con un ben aderente e sottile strato di catalizzatore la superficie dei fasci tubieri degli scambiatori di calore di una caldaia a recupero di un ciclo combinato, l’altra accorpando in una singola unità il processo catalitico di riduzione degli NOx e quello di cattura del particolato solido. E’ stata inoltre individuata e studiata con modellistica 3D una semplice modifica ai pre-riscaldatori d’aria che permette di ridurre i trafilamenti d’aria responsabili di perdite di rendimento e valutata una tecnica ottica per determinare la composizione del carbone e quindi la temperatura di fusione delle ceneri prodotte dalla combustione. Infine sono terminate le rilevazioni in campo e le valutazioni per definire la criticità delle deposizioni di mercurio negli ambienti acquatici. Per quanto riguarda la cattura della CO2 pre-combustione, è continuata la messa a punto del processo di preparazione e la caratterizzazione di membrane a base di Palladio, a barriera ossidativa o ceramica, per il processo water-gas shift con l’obiettivo di ottenere costi più bassi e prestazioni, in termini di purezza e flusso d’idrogeno permeato, comparabili con i target internazionali. In particolare sono stati analizzati, oltre ad una serie di fattori che limitano la riduzione dello spessore dello strato di palladio, le problematiche legate allo scale up del processo di preparazione della membrana. Inoltre si è collaborato nell’ambito di un progetto europeo sui cicli integrati di gassificazione e ciclo combinato (IGCC) valutando i meccanismi di degrado dei materiali che costituiscono i rivestimento delle parti calde delle turbine a gas più recenti, che in questo caso sono sottoposti a condizioni di esercizio aggressive. Per la cattura post-combustione, è stata realizzata un’unità di adsorbimento/desorbimento della CO2 basata su sorbenti solidi, progettata a partire da un concetto sviluppato da RSE, componente centrale di un impianto pilota di cattura in corso di avanzata realizzazione, che sarà installato in una centrale termoelettrica alimentata a carbone. E’ da menzionare infine la progettazione di una postazione di prova per la caratterizzazione di membrane per la separazione di ossigeno dall’aria, attualmente in corso di realizzazione. Le membrane saranno fornite nell’ambito di un accordo con un prestigioso centro di ricerca tedesco. Sono state ampliate e affinate le analisi sullo stoccaggio della CO2 in formazioni geologiche del territorio italiano (arricchendo il relativo sistema geografico informativo), a valle dell’acquisizione di numerosi dati geominerari resi recentemente pubblici. Per l’elaborazione e l’interpretazione dei dati è stato realizzato un

programma denominato CoRSE (Correzioni Sezioni sismiche). Le analisi geologiche sono state estese al dominio delle rocce carbonatiche mineralizzate ad acqua salata e sottostanti gli acquiferi salini presenti nei depositi sabbiosi e flyschoidi pliocenici, oggetto delle precedenti analisi. Gli strumenti modellistici per l’analisi del comportamento della CO2 dopo l’iniezione e l’integrità del sistema geologico costituito dal serbatoio e dalla sua copertura sono stati ulteriormente integrati e affinati, per consentire un agevole utilizzo da parte dell’analista e la rappresentazione di strutture geologiche particolarmente complesse tipiche del sottosuolo nazionale. Infine sono state eseguite prove di laboratorio con un’apparecchiatura realizzata in precedenza, per indagare le reazioni tra la CO2 e materiali presenti nei depositi, al fine di avere dati sperimentali utili alla validazione dei modelli geochimici. Infine è stato studiato in laboratorio un processo per l’estrazione di magnesio e di calcio dall’acqua di mare al fine di valutare la fattibilità di una alternativa al confinamento geologico che prevede la mineralizzazione della CO2 trasformandola in una specie diversa e sufficientemente inerte, quali carbonati di calcio o di magnesio.

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