Lavaggio con ammine

Il lavaggio con ammine è un metodo di cattura del carbonio a base di solventi adatto per settori con grandi flussi, come centrali elettriche, impianti di processo chimico o acciaierie. Laddove più settori ad alte emissioni sono raggruppati insieme, i sistemi di lavaggio con ammine possono anche essere centralizzati, con un'unica installazione utilizzata da più fabbriche.

Innanzitutto, il gas di combustione, noto anche come gas di scarico, viene raffreddato in una torre di raffreddamento appena al di sopra della temperatura ambiente. Successivamente, il gas di combustione raffreddato entra nella torre di assorbimento dove viene introdotta l'ammina, un adsorbente alcalino liquido. La CO₂ del gas di combustione si discioglie nell'ammina e viene intrappolata. Tutti gli altri gas continuano a salire attraverso la torre e vengono scaricati.

L'ammina contiene ora un'elevata concentrazione di CO₂. Per separarla, l'ammina viene trasferita alla torre di rigenerazione, dove viene riscaldata sotto vuoto con vapore. L'applicazione del vuoto consente di abbassare il punto di ebollizione dell'ammina. Il vapore rilascia l'anidride carbonica catturata, che ora ha a un livello di purezza molto elevato. L'ammina si degrada a temperature elevate. Pertanto, abbassando il punto di ebollizione, è possibile preservare che potrà essere riutilizzata per molti anni, se trattata correttamente. La rigenerazione dell'ammina si traduce quindi in un processo più sostenibile e più economico: la nuova ammina è costosa da acquistare e difficile da smaltire.

Lo stadio finale consiste nel trasferimento della CO₂ in un serbatoio di raccolta. Una pompa per vuoto aspira il gas catturato dalla torre di rigenerazione per trasferirlo nel serbatoio di raccolta. L'anidride carbonica può quindi essere trasportata per il riutilizzo o lo stoccaggio e l'ammina liquida ritorna alla torre di assorbimento.

Processo a letto mobile

Il processo a letto mobile di cattura del carbonio comprende tre stadi: il reattore di adsorbimento, il reattore di desorbimento e l'essiccatore ad adsorbimento. In questo processo, la CO₂ viene raccolta da assorbenti solidi. Si tratta di sfere realizzate in materiale poroso e sature di solvente amminico, che circolano attraverso le tre aree del sistema.

Reattore di adsorbimento
Il processo inizia nel reattore di adsorbimento. Qui viene introdotto il gas di combustione proveniente dal processo industriale e la CO₂ viene adsorbita dall'assorbente. Sebbene il metodo sia diverso, questa fase funziona esattamente come nel processo di lavaggio con ammina: l'anidride carbonica si discioglie nel solvente amminico e resta intrappolata.

Reattore di desorbimento
L'assorbente solido saturato di CO₂ si sposta quindi nel reattore di desorbimento. Il vapore viene immesso nel reattore e condensa sull'assorbente solido, rilasciando la CO₂, che può quindi essere estratta.

Una pompa per vuoto collegata all'uscita del reattore di desorbimento aspira la CO₂. Il gas attraversa la pompa per vuoto e entra nel serbatoio di raccolta all'uscita. Da qui può essere trasportato per il riutilizzo o lo stoccaggio.

Essiccatore ad adsorbimento
Successivamente, l'assorbente solido, ora saturo di umidità, passa all'essiccatore ad adsorbimento. Una soffiante spinge l'aria calda nell'essiccatore, riducendone il contenuto di umidità. L'adsorbente solido viene quindi scaricato dall'essiccatore ad adsorbimento, pronto per essere riutilizzato.

Adsorbimento tramite vuoto (VSA)

L'adsorbimento tramite vuoto (VSA, Vaccum Swing Adsorption), noto anche adsorbimento a cambio di pressione (PSA, Pressure Swing Adsorption) o adsorbimento a cambio di pressione sotto vuoto (VPSA, Vacuum Pressure Swing Adsorption), è un processo di separazione della CO₂ che segue le stesse fasi generali del processo a letto mobile: adsorbimento, desorbimento e rigenerazione.

Adsorbimento
Innanzitutto, il gas di combustione viene fatto passare ad alta pressione attraverso il cosiddetto letto di adsorbimento. Si tratta di un tipo di filtro realizzato con un assorbente solido: un materiale poroso che può essere a base amminica, come negli altri metodi di cattura, o può essere un altro composto come il carbone attivo o la zeolite. Cattura selettivamente le molecole di CO₂ consentendo il passaggio di altri gas.

Desorbimento
Dopo che la CO₂ è stata separata dal resto del gas di combustione e il letto adsorbente è saturo, nella camera viene applicato il vuoto. Di conseguenza, la pressione sulle molecole di anidride carbonica catturate viene ridotta, consentendo loro di staccarsi o desorbirsi dal letto adsorbente e tornare a uno stato gassoso. Se contemporaneamente si aumenta la temperatura, il processo di desorbimento risulta ancora più efficiente.

Rigenerazione
Come nel processo di lavaggio con ammina, questo processo di rilascio dell'anidride carbonica rigenera anche il letto adsorbente a base amminica, consentendone il riutilizzo.

Le molecole possono quindi essere nuovamente catturate, ora ad alta purezza, per il trasporto o lo stoccaggio.

La cattura del carbonio a membrana è un metodo facilmente scalabile adatto a piccoli e medi emettitori di anidride carbonica, come i processi di upgrade del biogas o di raffinazione petrolchimica. Il processo di cattura a membrana prevede l'impiego di diverse membrane, che fungono da filtri: il materiale di cui sono costituite le membrane consente una facile permeazione della CO₂, mentre gli altri gas vengono separati.

Applicando vuoto e sovrappressione a queste membrane l'efficienza complessiva del processo aumenta. Il vuoto e la sovrappressione aiutano a mantenere una pressione differenziale su ciascuna membrana. La pressione viene ridotta su un lato della membrana mediante una pompa per vuoto e aumentata sull'altro lato mediante una soffiante. In questo modo aumenta la velocità di permeazione della CO₂ attraverso la membrana.

La cattura a membrana è solitamente suddivisa in due stadi separati, ognuno costituito da più moduli a membrana che funzionano in parallelo. Con la doppia filtrazione viene separata ed eliminata la quantità massima di gas di combustione, consentendo una maggiore purezza della CO₂ recuperata.

Indipendentemente dal metodo utilizzato per la rimozione dell'anidride carbonica, la CO₂ può essere utilizzata o stoccata in modo permanente.

Utilizzo

L'anidride carbonica è una risorsa importante richiesta in svariati settori. In tutto il mondo sono necessarie più di 230 milioni di tonnellate di CO₂ all'anno. Il più grande consumatore è l'industria dei fertilizzanti, seguita dal settore petrolifero e del gas, che utilizza il gas per migliorare il recupero di petrolio.

Tuttavia, è anche una merce importante in altre applicazioni commerciali. Il gas viene utilizzato nei sistemi di soffocamento incendio, per stimolare la crescita delle piante nelle serre e nella produzione di prodotti alimentari e bevande.

Riutilizzando l'anidride carbonica che altrimenti verrebbe rilasciata nell'aria, si crea un sistema più circolare e sostenibile.

Stoccaggio

La seconda opzione per il trattamento dell'anidride carbonica catturata è lo stoccaggio permanente. L'anidride carbonica può essere stoccata in profondità nel sottosuolo.

Per farlo, la CO₂ viene prima miscelata con acqua per creare acido carbonico. Questo viene poi pompato verso il basso al di sotto della superficie terrestre. L'acidità dell'acqua addizionata di anidride carbonica scioglie i minerali all'interno della roccia basaltica e i loro ioni vengono rilasciati nell'acqua.

Nel tempo, questi ioni reagiscono con e si legano all'anidride carbonica. In questo modo si ha la mineralizzazione che crea un solido, vale a dire che l'anidride carbonica diventa parte integrante della roccia stessa.

Dopo due anni, più del 90% della miscela avrà completato questo processo. Viene così assicurato un luogo di permanenza sicuro e definitivo per l'anidride carbonica, evitando che torni nell'atmosfera.

Trasformazione della CO2 in roccia solida

La cattura diretta dall'oceano è un altro metodo attualmente in fase di sviluppo per rimuovere l'anidride carbonica dal nostro ambiente naturale.

Gli oceani del nostro pianeta sono bacini di carbonio naturali: nel corso di molti decenni, la CO₂ dell'aria si è diffusa e disciolta nell'oceano e continua a farlo. Lo strato superiore dell'acqua dell'oceano può essere trattato per rimuovere l'anidride carbonica. Una piccola quantità (meno dell'1%) dell'acqua catturata viene deviata e pre-trattata per creare un acido. L'acido viene quindi aggiunto al resto dell'acqua catturata, dove attiva un processo chimico che estrae la CO₂. L'acqua viene quindi riportata al suo livello di pH originale e reimmessa nell'oceano.

Questo processo consentirebbe all'acqua dell'oceano di assorbire la stessa quantità di CO₂ appena rimossa, trasformandola in una soluzione molto sostenibile.

Se attuato, questo processo diventerebbe un metodo estremamente ecocompatibile di cattura dell'anidride carbonica, in quanto utilizza esclusivamente l'acqua dell'oceano, senza assorbenti o solventi e senza creare sottoprodotti.

Nella cattura del carbonio vengono utilizzate diverse tecnologie del vuoto, a seconda del tipo e delle tecniche utilizzate.

Per la cattura diretta dall'aria (DAC) si possono utilizzare le pompe per vuoto a vite a secco, a camme e ad anello liquido, mentre per i metodi di cattura industriali si possono usare anche pompe per vuoto a palette rotative e a lobi rotativi, nonché soffianti a canale laterale.

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La cattura diretta dall'aria (DAC) è un metodo di cattura del carbonio che estrae l'anidride carbonica direttamente dall'atmosfera.

A differenza del processo industriale di cattura del carbonio, in questo caso la cattura non avviene nel sito delle emissioni, ma può essere effettuata da qualsiasi luogo.

Il carbonio può quindi essere stoccato in modo permanente sotto la superficie della Terra o riutilizzato in industrie che richiedono anidride carbonica per i loro processi.

Le pompe per vuoto Busch sono utilizzate nei processi di cattura del carbonio in tutto il mondo. Troverete le nostre pompe per vuoto in tutti i tipi di tecnologie di cattura del carbonio, sia nella cattura industriale del carbonio che nella cattura diretta dall'aria.

Poiché le nostre pompe per vuoto svolgono un ruolo decisivo nella cattura e nello stoccaggio del carbonio, anche noi contribuiamo a rendere il mondo più verde. Le nostre pompe garantiscono che l'anidride carbonica venga rimossa in modo efficace ed efficiente dalla nostra atmosfera e riutilizzata o stoccata in sicurezza.

Invece di trovarsi alla fonte delle emissioni, la cattura diretta dall'aria (DAC) rimuove l'anidride carbonica preesistente dall'atmosfera.

Il sistema di cattura non deve essere collegato a una fabbrica o a una centrale elettrica, il che significa che può essere posizionato ovunque, in modo completamente indipendente da altri settori.

La DAC può essere considerata anche come un modo per catturare il carbonio emesso da fonti in cui non è attuabile un sistema diretto, come ad esempio i veicoli, nonché per catturare il carbonio ereditato, ovvero le emissioni di anidride carbonica che si sono accumulate nell'atmosfera negli anni in cui non era ancora disponibile la tecnologia di cattura del carbonio.

Sì, l'anidride carbonica catturata nei processi di cattura del carbonio può essere riutilizzata.

La CO₂ è una risorsa importante in svariati settori: viene utilizzata nella produzione di fertilizzanti e sistemi di soffocamento incendi e viene introdotta nelle serre per stimolare la crescita delle piante, per citarne solo alcuni.

Riutilizzando l'anidride carbonica che altrimenti verrebbe rilasciata nell'aria, si crea un sistema più circolare e sostenibile.

La cattura del carbonio può ridurre al minimo le emissioni di CO₂ e quindi l'effetto complessivo che le centrali elettriche esistenti hanno sulla nostra atmosfera.

Un sistema di cattura del carbonio industriale può essere adattato a una centrale elettrica esistente che utilizza combustibili fossili.

E con un sistema di cattura diretta dall'aria (DAC), la cattura del carbonio può anche rimuovere dall'atmosfera le emissioni precedenti.

La cattura del carbonio è quindi un modo per mitigare l'impatto della nostra tecnologia attuale, ora che il mondo sta passando a una produzione di energia elettrica più verde.