I gas di sintesi sono una materia prima importante per numerose applicazioni industriali e attualmente vengono prodotti prevalentemente da combustibili fossili. Presso l'Università di Scienze Applicate di Colonia, il progetto SYNELGAS sta sviluppando un nuovo processo che combina la gassificazione di residui biogenici con l'elettrolisi per produrre gas di sintesi ecocompatibili.
Per produrre gas di sintesi, i combustibili fossili come carbone e petrolio vengono solitamente gassificati, ovvero esposti ad alte temperature con un basso apporto di ossigeno. I gas risultanti servono quindi come materiali di input per la sintesi di sostanze chimiche di base come il metanolo. "Anche i residui biogenici e le materie prime come i residui delle colture possono fungere da materiali di partenza. Tuttavia, la loro composizione è significativamente più eterogenea rispetto ai combustibili standard come il petrolio. Ciò pone sfide importanti per il processo di produzione di gas di qualità costantemente elevata", afferma il Prof. Dr. Christian Malek dell'Istituto :metabolon dell'Università di Scienze Applicate di Colonia.
Nella gassificazione convenzionale, durante il processo viene immessa aria ambiente normale. Poiché l'azoto in essa contenuto si trova anche nel gas prodotto, quest'ultimo deve essere prima purificato, con notevoli costi. "Pertanto, puntiamo sulle sinergie con l'elettrolisi. Questa prevede la scissione dell'acqua in idrogeno e ossigeno puro. Utilizziamo l'ossigeno, che nella maggior parte delle applicazioni viene rilasciato nell'atmosfera come prodotto di scarto, come materiale di partenza ideale per la gassificazione, producendo così gas più puri", spiega il Prof. Dr. Peter Stenzel dell'Istituto per le Energie Rinnovabili di Colonia presso l'Università di Scienze Applicate di Colonia. Aggiungendo idrogeno per elettrolisi, anche il rapporto tra idrogeno e anidride carbonica nel gas di sintesi può essere regolato in modo flessibile, rendendolo adatto alla produzione di un'ampia gamma di prodotti chimici di base e fonti energetiche.
Oltre all'accoppiamento di elettrolisi e gassificazione, il progetto si concentra sulla gestione di residui biogenici e materie prime e sulla ricerca sperimentale sulla produzione sostenibile di gas. "Quando lavoriamo con residui di colture o bambù come materiale di partenza, ciò pone requisiti di processo completamente diversi rispetto ai combustibili fossili collaudati. Abbiamo a disposizione un'ampia gamma di opzioni di regolazione e specifiche nella produzione effettiva e nei processi a valle per ottenere un rapporto ideale tra i componenti del gas", afferma Malek.
Durante la gassificazione, è possibile regolare fattori rilevanti come la temperatura, il tempo di residenza o la concentrazione di ossigeno. Dopo la purificazione multistadio del gas, questo viene fatto passare attraverso un reattore di spostamento acqua-gas che verrà sviluppato nell'ambito del progetto, dove ulteriore vapore aumenta la concentrazione di idrogeno nel gas di sintesi attraverso una reazione chimica. Infine, è possibile aggiungere anche l'idrogeno generato nel processo di elettrolisi, rappresentando un'ulteriore sinergia tra i due sottoprocessi.
Il progetto mira a dimostrare che questo processo può essere utilizzato per produrre gas di sintesi ecologico di alta qualità. Inoltre, la Prof.ssa Christina Werner dell'Istituto di Economia Aziendale e Leadership dell'Università di Scienze Applicate di Colonia condurrà un'analisi costi-benefici. È prevista anche una valutazione completa della sostenibilità. Tutti i componenti saranno inizialmente costruiti in scala di laboratorio e poi adattati a uno standard industriale semi-tecnico e testati. "Il nostro obiettivo è la progettazione di un sistema integrato che le aziende interessate possano successivamente acquistare direttamente dai nostri partner industriali. È ipotizzabile, ad esempio, che le aziende possano utilizzarlo per produrre carburanti ecologici per le loro flotte di veicoli", afferma Stenzel.
Informazioni sul progetto
Il progetto di ricerca SYNELGAS è condotto da tre istituti dell'Università di Scienze Applicate di Colonia, insieme ai partner WEW GmbH, Bioenergy Concept GmbH, Brockhaus Lennetal GmbH, AHT Syngas e Bergisches Abfallwirtschaftsverband (Associazione per la Gestione dei Rifiuti di Bergisch). Il Ministero Federale dell'Istruzione e della Ricerca finanzia il progetto con circa 1,4 milioni di euro per un periodo di quattro anni e mezzo, nell'ambito del programma FH-Kooperative.
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