Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile
Carbone pulito e CCS
Il Progetto ha per finalità lo sviluppo, la validazione teorico/sperimentale e la dimostrazione, su scala significativa, di un ventaglio di tecnologie innovative per l’impiego sostenibile di combustibili fossili, siano esse indirizzate alla produzione di elettricità con ridotte emissioni di gas serra, o viceversa alla produzione di combustibili gassosi e liquidi e al riutilizzo della CO2, alternativo allo stoccaggio.
Le attività perseguono il duplice obiettivo di risolvere, da un lato, le principali problematiche tecniche connesse alle nuove tecnologie, dall’altro di ridurre le penalizzazioni, in termini di costo e di rendimento, che l’attuale stato delle tecnologie di cattura e sequestro implicano.
Particolare dell'Impianto ZECOMIZ
Il Progetto comprende sia attività di nuova impostazione, che attività prosecuzione/completamento di quelle sviluppate nelle precedenti annualità.
Il grado di maturità delle tecnologie proposte è ovviamente assai differente: a fianco a soluzioni tecnologiche più mature, applicabili nel breve-medio termine, per le quali lo sforzo è principalmente rivolto alla riduzione degli extra-costi, vengono studiate metodologie più avanzate che consentano, sul lungo termine, soluzioni tecnologiche caratterizzate da prestazioni energetiche e ambientali superiori.
Nello specifico settore di ricerca l’ENEA è da tempo fortemente impegnato in tutte le principali filiere tecnologiche di cattura della CO2 (pre-, oxy- e post-combustione) e successiva sequestrazione geologica. Tali attività hanno portato al consolidamento di un significativo know-how in materia, e alla realizzazione di importanti infrastrutture sperimentali sia in ENEA che presso la partecipata SOTACARBO S.p.A. Più di recente sono state avviate attività relative al “riutilizzo” della CO2 per la produzione di combustibili.
Una particolare attenzione è rivolta allo sfruttamento di carboni di basso rango, caratterizzati da alto contenuto di Zolfo e TAR, e tra questi il carbone del Sulcis, per le ovvie implicazioni di carattere economico e sociale. In questo ambito, una specifica menzione merita lo studio di fattibilità di una piattaforma dimostrativa che, partendo dalla combustione di un carbone estratto dalle miniere del Sulcis, consenta la separazione e il sequestro geologico della CO2 nel locale bacino carbonifero.
Attività 2008-2009
Studi sull’utilizzo pulito dei combustibili fossili, cattura e sequestro della CO2 (progetto 2.2)
Referente: Antonio Calabrò
- Metanazione della CO2 con H2 (ENEA)
- Sviluppo e messa a punto di metodologie diagnostiche per lo studio delle principali variabili fisiche del processo di ossi-combustione (Energy System Engineering srl)
- Metodo di cattura selettivo della CO2 (ENEA)
- Simulazione di un combustore con tecnologia ISOTHERM (Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Aerospaziale, Università di Roma La Sapienza; ENEA)
- Modellazione della volatilizzazione e ossidazione di carbone del Sulcis (Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica, Politecnico di Milano)
- Mesh Refinement per il codice HeaRT (Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Aerospaziale, Università di Roma La Sapienza; ENEA)
- An Immersed Volume Method for Large Eddy Simulation of Compressible Flows (ENEA)
- Caratterizzazione della dolomite come sorbente della CO2: esperimenti in TGA (Fundación CIRCE, Zaragoza; ENEA)
- Modellazione di un reattore eterogeneo fluido-solido per la produzione di idrogeno e la cattura della CO2 (ENEA), P.U. Foscolo (Università dell'Aquila)
- Caratterizzazione di un sorbente a base di calcio per la cattura di CO2 ad alta temperatura (European Commission JRC-IE; Fundación CIRCE, Zaragoza; ENEA)
- Fabbisogno energetico della cattura di CO2 nell’impianto Zecomix (Fundación CIRCE, Zaragoza; ENEA)
- Pretrattamenti della dolomite calcinata per la cattura della CO2 ad alta temperatura: calcinazione in 2-step (Fundación CIRCE, Zaragoza; ENEA)
- Ottimizzazione del ciclo di gassificazione carbone - decarbonatazione syngas e calcinazione sorbente (Università dell'Aquila)
- Validazione modello a grani per l’assorbimento di CO2 in una particella di dolomite calcinata: verifica della affidabilità del modello mediante dati sperimentali ottenuti su un ampio campo di variazione delle dimensioni delle particelle del sorbente (Università dell'Aquila; ENEA)
- Modello short cut del reattore di decarbonatazione e simultaneo steam reforming del metano dell’impianto ZECOMIX: approccio chimico-fisico e sviluppo delle equazioni del modello matematico applicando l’ipotesi del perfetto mescolamento (Università dell'Aquila; ENEA)
- Metodologia per l’analisi di stabilita della fluidizzazione e perdite di carico nel carbonatatore di Zecomix (Fundación CIRCE, Zaragoza; ENEA)
- Strutture reattive locali relative a prodotti di devolatilizzazione/gasificazione del polverino di carbone in un bruciatore operante in condizione “flameless” (Istituto di Ricerche sulla Combustione, CNR; Dipartimento di Ingegneria Chimica,Università di Napoli)
- Test sperimentali di gassificazione in letto fisso up-draft presso la piattaforma pilota Sotacarbo (Sotacarbo)
- Migliorie dell’impianto pilota ed inserimento della nuova strumentazione (Sotacarbo)
- Sperimentazione dei sistemi di lavaggio e dei sistemi di depolverazione elettrostatica (Sotacarbo)
- Sperimentazione di sistemi di campionamento e analisi del tar (Sotacarbo)
- Produzione di energia elettrica e idrogeno dal syngas proveniente dalla gassificazione del carbone (Sotacarbo)
- Sperimentazione di sistemi di separazione della CO2 operata sui gas provenienti dal gassificatore della piattaforma pilota Sotacarbo (Sotacarbo)
- Progettazione, realizzazione e prime prove sperimentali dell’unitá di rigenerazione termica di soluzioni amminiche presso la piattaforma pilota Sotacarbo (Sotacarbo)
- Valutazione economica dei processi (Sotacarbo)
- Studio e sviluppo di processi e materiali innovativi per il trattamento di syngas da carbone (Dipartimento di Scienze Chimiche, Università degli Studi di Cagliari)
- Sviluppo di dispositivi per la rimozione di tar e particolato contenuti nel syngas proveniente da impianti di gassificazione (Dipartimento di Ingegneria Chimica Materiali Ambiente, Università di Roma La Sapienza)
- Studio e caratterizzazione dei principali composti provenienti dalla gassificazione del carbone (Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università di Roma Tor Vergata)
- Stato dell’arte delle tecnologie coal-to-liquids e possibili applicazioni sperimentali alla piattaforma Sotacarbo (Sotacarbo)
- Studi e sperimentazione del processo di produzione di combustibili liquidi da carbone (Dipartimento di Energia, Politecnico di Milano)
- Analisi e modellazione di processi e componenti per la produzione di syngas e combustibili liquidi da carbone (Dipartimento di Ingegneria Chimica, Chimica Industriale e Scienza dei Materiali, Università di Pisa)
- Impianto da banco di assorbimento della CO2. Messa a punto delle apparecchiature e analisi sperimentale del processo (Sotacarbo)
- Stato dell’arte delle tecnologie CCS e proposta di una configurazione impiantistica per un impianto dimostrativo a carbone (Sotacarbo)
- Test ed analisi su combustore semi-industriale per lo sviluppo di metodologie diagnostiche ottiche avanzate per il controllo della ossi-combustione di carbone. Parte 1: Campagna di misure. Parte 2: Analisi e sviluppo di metodologie diagnostiche (Energy System Engineering srl)
- Sperimentazione di sistemi di clean up e trattamento del syngas (ENEA)
- Analisi e modellazione di processi di shift-conversion del CO in CO2 integrati con impianti IGCC con rimozione della CO2 (Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Università degli Studi di Cagliari)
- Analisi e modellazione di impianti CTL (ENEA)
- Analisi e modellazione dei processi di conversione termica del carbone con trattamento e conversione degli effluenti gassosi prodotti (Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Università degli Studi di Cagliari)
- Analisi comparativa delle potenzialità di confinamento della CO2 per via geologica e mineralogica all’interno del bacino minerario del Sulcis (Dipartimento di Geoingegneria e Tecnologie Ambientali, Università degli Studi di Cagliari)
- Studio sulle potenzialità della carbonatazione di minerali e residui industriali per lo stoccaggio di anidride carbonica prodotta da impianti di piccola/media taglia. 2° anno di attività: Studio di fattibilità dello stoccaggio di anidride carbonica da gas di sintesi mediante carbonatazione di ceneri e scorie industriali (Università di Roma Tor Vergata)
- Analisi e sperimentazione dei processi di gassificazione (ENEA)
- Realizzazione e valorizzazione del CCS nel Sulcis (CERI, Università di Roma La Sapienza)
- Sviluppo ed ottimizzazione di metodi e strumentazione per la diagnostica di sistemi a carbone operanti in ossi combustione (International Flame Research Foundation, Livorno; Università di Pisa)
- Sperimentazione in galleria del vento di bruciatori non convenzionali (Università Roma Tre)
- Prove sull’Impianto MICOS con un bruciatore a tecnologia trapped vortex (ENEA)
- Progetto di una camera di combustione per turbogas alimentata a syngas di tipo trapped-vortex (ENEA)
- Sviluppo e messa a punto di metodologie diagnostiche per lo studio delle principali variabili fisiche del processo di ossi-combustione. Parte 2: Analisi dati e sviluppo di metodologie diagnostiche (Energy System Engineering srl)
- Specifica generale – Studio sul processo di devolatilizzazione del carbone Sulcis (ENEA)
- Studio del processo di pirolisi del carbone Sulcis per ottenere un char ottimizzato per la produzione di metano (ENEA)
- Studio e sperimentazione di processi chimico-fisici di trattamento e conversione del syngas (ENEA)
Attività 2011
“Studi sull’utilizzo pulito dei combustibili fossili e cattura e sequestro della CO₂” (progetto 2.2)
Referente: Stefano Giammartini
- Attività sulla gassificazione del carbone (ENEA)
- Modifiche e migliorie degli impianti per la gassificazione del carbone (SOTACARBO)
- Sintesi e sperimentazione di materiali innovativi per il trattamento del syngas da carbone (Dipartimento di Scienze chimiche e geologiche, Università di Cagliari)
- Realizzazione e sperimentazione di un dispositivo di abbattimento del tar (Dipartimento di Ingegneria chimica materiali ambiente, Università di Roma La Sapienza)
- Realizzazione di un impianto di pirolisi e gassificazione di combustibili solidi per la produzione di syngas ad alto contenuto di idrogeno e basso impatto ambientale (Università di Tor Vergata; ENEA)
- Studio sul processo di devolatilizzazione del carbone Sulcis. Primi risultati (Università di Tor Vergata; ENEA)
- Reattività di gassificazione di residuo di pirolisi del carbone Sulcis per produzione di gas (ENEA)
- Modellazione e analisi tecnico economica di un impianto coal to liquid integrato con tecnologie CCS (ENEA)
- Acquisizione e prima sperimentazione di un sistema di analisi online del syngas (SOTACARBO)
- Studi e sperimentazione del processo di produzione di combustibili liquidi da carbone (Dipartimento di Energia, Politecnico di Milano)
- Avviamento del gassificatore della piattaforma Zecomix: fluidizzazione della fase di sostegno (Università dell’Aquila; ENEA)
- Implementazione in ambiente ChemCad di un modulo per la simulazione di un reattore a letto fluidizzato (Università dell’Aquila; ENEA)
- Studio sperimentale delle proprietà catalitiche dell’olivina in un gassificatore a letto fluidizzato: influenza del trattamento termico (Università dell’Aquila)
- Sperimentazione dei processi di cattura della CO₂ con ammine (SOTACARBO)
- Sperimentazione della rigenerazione dei solventi a base di ammine (SOTACARBO)
- Messa a punto, modifiche e migliorie di un impianto prova da laboratorio per la cattura della CO₂ e la rigenerazione termica dei solventi (SOTACARBO)
- Indagini sperimentali sulla cattura di CO₂ con nuovi metodi a basso consumo energetico (Dipartimento di Chimica, Università di Firenze)
- Analisi e modellazione dinamica di impianti di cattura post-combustione della CO₂ che utilizzano solventi a base di ammine (Dipartimento di Ingegneria meccanica, chimica e dei materiali, Università di Cagliari)
- Specifiche tecniche relative alla realizzazione del bruciatore trapped-vortex e alle modifiche dell’impianto MICOS (ENEA)
- Approfondimenti sul bruciatore trapped-vortex. Analisi di sensibilità e scalatura del prototipo (ENEA)
- Caratterizzazione aerodinamica e aeroacustica di bruciatori non convenzionali di tipo trapped-vortex (Università Roma Tre)
- Assorbimento di CO₂ con soluzioni alcaline di resorcinolo (ENEA)
- Upgrade S/W e H/W dell’impianto COMET-HP (ENEA)
- A Numerical Technique for Treating Complex Geometries in Compressible Staggered Cartesian Codes (ENEA)
- Solutori multi livello per simulazioni LES di flussi comprimibili e reattivi (Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale - DIMA, Università di Roma La Sapienza; ENEA)
- LES Simulation of a Devolatilization Experiment on the IPFR Facility (Dipartimento di Ingegneria meccanica e aerospaziale - DIMA, Università di Roma La Sapienza; ENEA)
- Ossicombustione di polverino di carbone: studio CFD del reattore Fo.Sper. (ENEA)
- Conversione di CO₂ in metano (ENEA)
- Caratterizzazione dei residui dell’unità di gassificazione (di carbone o biomasse) del processo Zecomix e valutazione delle opzioni di riutilizzo dei residui, finalizzate alla riduzione dell’impatto ambientale del processo (Università di Roma Tor Vergata)
- Valutazione tecnico‐economica dell’applicazione delle tecnologie CCS (Carbon Capture and Storage) a impianti termoelettrici a carbone (ENEA)
- Studio tecnico-economico sulla applicabilità del processo di co-gassificazione di carbone e biomasse con produzione di energia elettrica nel preesistente impianto di gassificazione SOTACARBO da 5 MWt (SOTACARBO)
- Modellazione e valutazione di processi di conversione termica del carbone basati su tecnologie USC e IGCC con trattamenti di purificazione degli effluenti gassosi e con rimozione della CO₂ (Dipartimento di Ingegneria meccanica, chimica e dei materiali, Università di Cagliari)
- Linee guida per il monitoraggio geochimico dei siti di interesse per lo stoccaggio geologico della CO₂ e loro applicazione presso l’area del bacino minerario del Sulcis (Centro di Ricerca previsione, prevenzione e controllo dei rischi geologici – CE.RI, Università di Roma La Sapienza)
- La presenza italiana in campo internazionale per il coordinamento strategico e programmatico delle tecnologie di cattura e stoccaggio della CO₂ (CCS) (ENEA)
- Caratterizzazione sistemi di campionamento e analisi a supporto delle attività di impianto (SOTACARBO)
- Test sperimentali di gassificazione e co‐gassificazione di carbone e biomasse presso la piattaforma pilota SOTACARBO (SOTACARBO)
- Sperimentazione sistemi di pulizia e trattamento gas (SOTACARBO)
- Produzione di energia elettrica e idrogeno (SOTACARBO)
- Valutazione e misura dei principali parametri di interesse in un impianto prova da laboratorio per la cattura della CO₂ e la rigenerazione termica dei solventi liquidi a base di ammine (SOTACARBO)
- Studio e analisi progettuale per la realizzazione presso il C.R. SOTACARBO di un sistema di combustione a polverino di carbone integrato con sistemi di cattura della CO₂ post-combustione (SOTACARBO)
- Sviluppo delle attività propedeutiche alla realizzazione nel bacino del Sulcis di un impianto dimostrativo CCS alimentato a carbone (SOTACARBO)
- Caratterizzazione di sorbenti a base di calcio: idrotalciti e ossido di calcio su mayenite (Università dell’Aquila; ENEA)
- Modifiche all’impianto MICOS per testare bruciatori non convenzionali di tipo trapped vortex (ENEA)
- Modellazione della cinetica di ossidazione del char da carbone (Dipartimento di Chimica, materiali e ingegneria chimica, Politecnico di Torino)
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Studi sull’utilizzo pulito dei combustibili fossili, la cattura e il sequestro della CO2
Stefano Giammartini, ENEA (presentazione a convegno, Roma, 28-29 novembre 2012) -
Studi sull’Utilizzo Pulito dei Combustibili Fossili Cattura e Sequestro della CO2 c/o Sotacarbo
Paolo Deiana, ENEA (presentazione a convegno, Roma, 28-29 novembre 2012)