Roma – Ridurre le emissioni di carbonio provenienti dai sistemi di combustione su piccola scala, come caldaie e altre apparecchiature industriali, è un passo fondamentale verso la costruzione di un futuro più sostenibile e a zero emissioni di carbonio. Le caldaie sono ampiamente utilizzate in vari settori per processi essenziali come il riscaldamento, la generazione di vapore e la produzione di energia, contribuendo in modo significativo alle emissioni di gas serra.
Le caldaie sono generalmente abbastanza efficienti. Di conseguenza, è difficile ridurre le emissioni di CO 2 semplicemente migliorando l’efficienza della combustione. Pertanto, i ricercatori stanno esplorando approcci alternativi per mitigare l’impatto ambientale delle emissioni di CO 2 delle caldaie. Una strategia promettente a tal fine è quella di catturare la CO 2 emessa da questi sistemi e convertirla in un prodotto utile, come il metano.
Per implementare questa strategia, è necessario un tipo specifico di reattore a membrana, chiamato reattore a membrana di tipo distributore (DMR), in grado di facilitare le reazioni chimiche e la separazione dei gas. Sebbene i DMR siano utilizzati in alcuni settori, la loro applicazione per convertire la CO2 in metano, soprattutto in sistemi su piccola scala come le caldaie, è rimasta relativamente inesplorata.
Ricercatori provenienti da Giappone e Polonia hanno sviluppato un progetto di reattore che cattura in modo efficiente le emissioni di CO 2 e le converte in combustibile metano utilizzabile. Questa svolta potrebbe ridurre significativamente le emissioni di gas serra, aprendo la strada a un futuro a zero emissioni di carbonio.
CREDITO
Professor Mikihiro Nomura del SIT, Giappone
Questa lacuna nella ricerca è stata colmata da un gruppo di ricercatori provenienti dal Giappone e dalla Polonia, guidati dal professor Mikihiro Nomura dello Shibaura Institute of Technology in Giappone e dal prof. Grzegorz Brus dell’AGH University of Science and Technology in Polonia. I loro risultati sono stati pubblicati nel volume 82 del Journal of CO2 Utilization .
Il team ha condotto un duplice approccio al problema attraverso simulazioni numeriche e studi sperimentali per ottimizzare la progettazione del reattore per una conversione efficiente della CO 2 proveniente da piccole caldaie in metano. Nella simulazione, il team ha modellato il modo in cui i gas fluiscono e reagiscono in condizioni diverse. A sua volta, ciò ha permesso loro di ridurre al minimo le variazioni di temperatura, garantendo che il consumo di energia fosse ottimizzato mentre la produzione di metano rimanesse affidabile.
Il team ha inoltre scoperto che, a differenza dei metodi tradizionali che convogliano i gas in un unico punto, un progetto di alimentazione distribuita potrebbe diffondere i gas nel reattore invece di inviarli da un unico posto. Ciò, a sua volta, si traduce in una migliore distribuzione della CO 2 attraverso la membrana, evitando il surriscaldamento di qualsiasi punto. “Questo progetto DMR ci ha aiutato a ridurre gli incrementi di temperatura di circa 300 gradi rispetto al tradizionale reattore a letto impaccato”, spiega il prof. Nomura .
Oltre alla progettazione dell’alimentazione distribuita, i ricercatori hanno esplorato anche altri fattori che influenzano l’efficienza dei reattori e hanno scoperto che una variabile chiave era la concentrazione di CO 2 nella miscela. Cambiare la quantità di CO2 nella miscela ha influenzato il funzionamento della reazione. “Quando la concentrazione di CO 2 era intorno al 15%, simile a quella che esce dalle caldaie, il reattore era molto più bravo a produrre metano. In effetti, potrebbe produrre circa 1,5 volte più metano rispetto a un normale reattore che utilizza solo CO 2 pura”, sottolinea il prof. Nomura.
Inoltre, il team ha studiato l’impatto delle dimensioni del reattore, scoprendo che l’aumento delle dimensioni del reattore facilita la disponibilità di idrogeno per la reazione. C’era, tuttavia, un compromesso da considerare poiché il vantaggio di una maggiore disponibilità di idrogeno richiedeva un’attenta gestione della temperatura per evitare il surriscaldamento.
Lo studio presenta quindi una soluzione promettente al problema di affrontare una delle principali fonti di emissioni di gas serra. Utilizzando un DMR, le emissioni di CO 2 a bassa concentrazione possono essere convertite con successo in combustibile metano utilizzabile. I vantaggi ottenuti non si limitano alla sola metanazione ma possono essere applicati anche ad altre reazioni, rendendo questo metodo uno strumento versatile per un utilizzo efficiente della CO 2 anche per le famiglie e le piccole fabbriche.(30Science.com)
