Studio sperimentale delle proprietà catalitiche dell'oliva in un gassificatore a letto fluidizzato: influenza del trattamento termico

Il presente lavoro si inserisce nell’ambito dell’attività di ricerca proposta e diretta dall’ENEA in collaborazione con l’Università degli Studi dell’Aquila, Dipartimento di Chimica, Ingegneria Chimica e Materiali, e finanziata dal Ministero dello Sviluppo Economico, dal titolo “Studi e sperimentazioni sulla tecnologia impiantistica ZECOMIX per la produzione di elettricità e idrogeno da syngas da carbone e supporto alla messa a punto dell’impianto”, nell’ambito dell’Accordo di Programma MiSE – ENEA, stipulato in data 2 agosto 2010, sulla “Ricerca di Sistema Elettrico”. Tale progetto di ricerca ha l’obiettivo di acquisire informazioni dirette sulla fattibilità tecnologica del processo di gassificazione del carbone, attraverso una sperimentazione condotta sull’impianto ZECOMIX (Zero Emission Coal Mixed Technology) che costituisce una nuova tecnologia per la produzione combinata di H2 ed energia elettrica da carbone/biomassa, caratterizzata da un’elevata efficienza ed emissioni nulle, e che, integrando i processi di gassificazione del carbone (idrogassificazione) e di cattura della CO2 ad alta temperatura con ossidi solidi, genera un syngas contenente idrogeno e vapore già desolforato e pulito da inviare in turbina. Si tratta quindi di una facility molto flessibile, progettata per attività sperimentali e per lo sviluppo di sistemi di simulazione. L’impianto ZECOMIX prevede l’utilizzo prevalentemente olivina nel reattore di gassificazione del carbone e dolomite nel reattore di decarbonatazione del gas di sintesi prodotto a seguito della gassificazione del carbone. Come è noto in letteratura e ampiamente dimostrato a livello sperimentale e industriale, l’olivina, silicato doppio di magnesio e ferro, costituisce un ottimo catalizzatore primario delle reazioni di gassificazione, adatto in particolare per l’utilizzo nel gassificatore a letto fluido a causa delle ottime proprietà di resistenza meccanica all’abrasione, basso costo e perfetta compatibilità ambientale per quanto riguarda lo smaltimento delle ceneri. Le proprietà catalitiche dell’olivina sono legate essenzialmente alla presenza del ferro, che pertanto non deve essere completamente inglobato nella struttura cristallina, ma almeno parzialmente presente in forma libera nei diversi gradi di ossidazione. Questa estrazione del ferro si ottiene mediante un trattamento termico preliminare: in mancanza di esso le proprietà catalitiche sono assenti, e ciò ha creato in passato numerose discussioni scientifiche sull’attività catalitica di questa sostanza minerale nei confronti della gassificazione. Risulta, pertanto, importante verificare sperimentalmente a livello di laboratorio l’attività catalitica posseduta dai campioni dell’olivina forniti dalla ditta Minerali Industriali S.p.A. (Sede di Masserano) che l’ENEA intende utilizzare nell’impianto pilota e l’eventuale necessità ed efficacia di trattamenti termici preventivi. Per fare ciò, sono state condotte alcune prove sperimentali sull’impianto di gassificazione all’interno del laboratorio “Energia e Ambiente” della Facoltà di Agraria dell’Università degli Studi di Teramo, in un reattore a letto fluido bollente di 0,1 m di diametro interno. L’obiettivo del presente lavoro è quello quindi di fornire una caratterizzazione sperimentale dell’olivina, valutando le performance del reforming primario del tar, in relazione alle condizioni operative adottate e al trattamento termico condotto su questo catalizzatore naturale.