Il diossido di carbonio (l’anidride carbonica nel linguaggio commerciale) è, probabilmente, l’unico prodotto rinnovabile a disposizione in quantità illimitata; la sua cattura da sistemi industriali stazionari e la sua trasformazione in prodotti utili è una delle sfide più urgenti e impegnative. L’obiettivo primario di qualsiasi tecnica di cattura di CO2 dovrà essere quello di formulare nuovi sistemi assorbenti allo scopo di massimizzare il bilancio CO2(assorbito) CO2(emesso), dove CO2(emesso) è quello complessivamente emesso nell’atmosfera per produrre tutte le forme di energia (termica, elettrica, meccanica, usando i combustibili fossili) necessaria a sostenere l’intero processo. Con questo obiettivo è stata condotta una ricerca sperimentale sulle proprietà assorbenti dell’ammina 2-ammino-2-metil-1-propanolo in miscele di glicol etilenico con etanolo o propanolo. Gli esperimenti di assorbimento di CO2 da una miscela gassosa con aria che ne contenente il 12%, sono stati effettuati mediante un sistema continuo a ciclo chiuso con rigenerazione termica dell’ammina a pressione ambiente. In soluzioni non acquose, CO2 è catturato come carbammato dell’ammina e come carbonato degli alcoli. Le specie presenti in soluzione sono state identificate e quantificate mediante la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare di 13C: le quantità relative di carbammato e carbonato alchilico dipendono dal rapporto CO2/ammina. L’efficienza di assorbimento di CO2 è compresa fra 80 e 95% e dipende da numerosi parametri quali la concentrazione dell’ammina (2,0 - 3,0 mol dm–3), le temperature di assorbimento (20-30 °C) e di desorbimento (80-90 °C) e le tecniche adottate per incrementare la cinetica di desorbimento. I vantaggi di questi assorbenti water-free rispetto a quelli tradizionali in soluzione acquosa sono: 1) risparmio energetico dovuto al minor calore specifico e di evaporazione degli alcoli rispetto all’acqua (ca. il 50%) ed al minore differenziale fra la temperatura di assorbimento e di rigenerazione; 2) risparmi economici dovuti all’assenza di decomposizione dell’ammina in virtù della minore temperatura di rigenerazione e della maggiore stabilità termica dell’ammina impiegata rispetto alle ammine tradizionali; minore o assenza di fenomeni di corrosione degli impianti. Il maggior costo iniziale dovuto all’impiego degli alcoli, che sono interamente riciclati, è compensato dalla minore quantità di ammina impiegata rispetto a quella delle soluzioni acquose convenzionali. In conclusione, i dati sperimentali che abbiamo ottenuto in questa ricerca sperimentale indicano che gli assorbenti non acquosi che noi abbiamo formulato hanno la potenzialità di coniugare l’elevata efficienza di assorbimento delle soluzioni acquose pur riducendone i loro svantaggi.

Indagini sperimentali sulla cattura di CO2 con nuovi metodi a basso consumo energetico

2012

Abstract

Il diossido di carbonio (l’anidride carbonica nel linguaggio commerciale) è, probabilmente, l’unico prodotto rinnovabile a disposizione in quantità illimitata; la sua cattura da sistemi industriali stazionari e la sua trasformazione in prodotti utili è una delle sfide più urgenti e impegnative. L’obiettivo primario di qualsiasi tecnica di cattura di CO2 dovrà essere quello di formulare nuovi sistemi assorbenti allo scopo di massimizzare il bilancio CO2(assorbito) CO2(emesso), dove CO2(emesso) è quello complessivamente emesso nell’atmosfera per produrre tutte le forme di energia (termica, elettrica, meccanica, usando i combustibili fossili) necessaria a sostenere l’intero processo. Con questo obiettivo è stata condotta una ricerca sperimentale sulle proprietà assorbenti dell’ammina 2-ammino-2-metil-1-propanolo in miscele di glicol etilenico con etanolo o propanolo. Gli esperimenti di assorbimento di CO2 da una miscela gassosa con aria che ne contenente il 12%, sono stati effettuati mediante un sistema continuo a ciclo chiuso con rigenerazione termica dell’ammina a pressione ambiente. In soluzioni non acquose, CO2 è catturato come carbammato dell’ammina e come carbonato degli alcoli. Le specie presenti in soluzione sono state identificate e quantificate mediante la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare di 13C: le quantità relative di carbammato e carbonato alchilico dipendono dal rapporto CO2/ammina. L’efficienza di assorbimento di CO2 è compresa fra 80 e 95% e dipende da numerosi parametri quali la concentrazione dell’ammina (2,0 - 3,0 mol dm–3), le temperature di assorbimento (20-30 °C) e di desorbimento (80-90 °C) e le tecniche adottate per incrementare la cinetica di desorbimento. I vantaggi di questi assorbenti water-free rispetto a quelli tradizionali in soluzione acquosa sono: 1) risparmio energetico dovuto al minor calore specifico e di evaporazione degli alcoli rispetto all’acqua (ca. il 50%) ed al minore differenziale fra la temperatura di assorbimento e di rigenerazione; 2) risparmi economici dovuti all’assenza di decomposizione dell’ammina in virtù della minore temperatura di rigenerazione e della maggiore stabilità termica dell’ammina impiegata rispetto alle ammine tradizionali; minore o assenza di fenomeni di corrosione degli impianti. Il maggior costo iniziale dovuto all’impiego degli alcoli, che sono interamente riciclati, è compensato dalla minore quantità di ammina impiegata rispetto a quella delle soluzioni acquose convenzionali. In conclusione, i dati sperimentali che abbiamo ottenuto in questa ricerca sperimentale indicano che gli assorbenti non acquosi che noi abbiamo formulato hanno la potenzialità di coniugare l’elevata efficienza di assorbimento delle soluzioni acquose pur riducendone i loro svantaggi.
Cattura e sequestro CO2;Utilizzo pulito combustibili fossili
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12079/6544
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