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Ripulire il carbone sporco
La fiorente città industriale di Dongguan, nel delta del fiume delle perle della Cina sudorientale, potrebbe presto ospitare una delle centrali elettriche più sofisticate del paese, una che utilizza una tecnologia non convenzionale di gassificazione del carbone per far sì che il carbone più sporco si comporti come gas naturale a combustione pulita. I suoi sviluppatori, utility con sede ad Atlanta Compagnia del sud e società di ingegneria con sede a Houston KBR , ha annunciato questo mese l'accordo di licenza con Dongguan Power and Chemical Company.
carbone a buon mercato: Questo impianto dimostrativo a Wilsonville, AL, utilizza un gassificatore da trasporto per trasformare due tonnellate di carbone economico e di bassa qualità all'ora in un gas a combustione pulita. In Cina è previsto un impianto basato su una tecnologia simile.
Dongguan Power prevede di implementare lo schema di gassificazione in una centrale elettrica a gas naturale da 120 megawatt esistente, trasformandola in un impianto a ciclo combinato di gassificazione integrato (IGCC) che utilizza carbone di lignite economico e carico di umidità. Il retrofit dovrebbe essere operativo nel 2011. Ciò fornirà ai suoi sviluppatori una dimostrazione per determinare se la tecnologia funzionerà in impianti IGCC più grandi e se si tratta di un processo adatto a integrare la tecnologia di cattura e stoccaggio del carbonio, secondo John Thompson, direttore della Coal Programma di transizione per il Task Force Aria Pulita , una società di consulenza ambientale senza scopo di lucro con sede a Boston. Vogliono dimostrare che funziona, dice Thompson.
Il progetto di gassificazione di Southern e KBR può utilizzare carbone sporco perché, rispetto ad altri reattori di gassificazione, utilizza un processo relativamente lento e a bassa temperatura. I gassificatori convenzionali, come quelli di General Electric e Shell, si affidano a temperature intorno ai 1.500 ºC per trasformare il carbone finemente macinato in una miscela combustibile di monossido di carbonio e idrogeno nota come syngas. Sfortunatamente, tali temperature sciolgono la cenere e altri contaminanti minerali nel carbone, formando una scoria vetrosa che alla fine corrode le piastrelle di ceramica che proteggono le pareti d'acciaio dei reattori. Anche i reattori che utilizzano carbone di alta qualità devono essere messi fuori servizio per l'installazione di nuove piastrelle almeno ogni tre anni. Sono quindi mal adattati per carboni di qualità inferiore che produrrebbero molte volte più scorie.
Il gassificatore di Dongguan eluderà questi problemi operando a soli 925 ºC a 980 ºC, al di sotto della temperatura di fusione del contaminante, spiega Randall Rush, direttore generale dei sistemi di gassificazione della Southern Company. Il carbone, tuttavia, gassifica completamente a queste temperature più basse perché trascorre il doppio del tempo nel processo di Southern e KBR.
La tecnologia è un adattamento del cracking catalitico fluidizzato impiegato nelle raffinerie dagli anni '40, che elabora il petrolio trasportandolo in un anello insieme a particelle solide di catalizzatore. Nel reattore di gassificazione, l'alimentazione in entrata di carbone fresco viene trasportata con un flusso circolare di contaminanti di carbone solido, principalmente cenere. La massa calda espelle la maggior parte del contenuto energetico del carbone sotto forma di syngas. I solidi rimasti si uniscono semplicemente al flusso.
Southern e KBR hanno iniziato a progettare la tecnologia nel 1988 e, con il supporto del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, hanno avviato un reattore dimostrativo a Wilsonville, AL, nel 1996 in grado di gassificare due tonnellate di carbone all'ora. Quattro anni fa l'hanno ridisegnato, incorporando ciò che avevano imparato a Wilsonville. Rush afferma che il risultato sarà un design IGCC relativamente affidabile e conveniente. In assenza di scorie, il rivestimento ceramico di un reattore dovrebbe durare dai 10 ai 20 anni, afferma Rush.
La tecnologia è interessante per Dongguan Power perché può utilizzare carbone più economico e meno desiderabile. Le presentazioni dell'azienda fanno notare che un raddoppio dei costi del carburante tra il 2004 e il 2006 ha eliminato il margine di profitto dell'azienda. E mentre Dongguan Power inizialmente commissionò un reattore alla Istituto di ingegneria termofisica dell'Accademia cinese delle scienze , che lo scorso anno ha costruito un gassificatore da trasporto su scala dimostrativa, l'azienda ha ora optato per il design di KBR e Southern.
Dongguan sta scommettendo che il suo impianto IGCC diventerà uno standard per la Cina mentre il paese reprime le emissioni e ha già pianificato un impianto da 800 megawatt. Entrambi i progetti attendono l'approvazione della Commissione nazionale per lo sviluppo e la riforma della Cina, che controlla gli incentivi finanziari necessari per coprire il costo più elevato di un impianto IGCC, circa il doppio del prezzo di un impianto a carbone polverizzato. L'agenzia ha approvato solo uno dei circa una dozzina di progetti IGCC proposti fino ad oggi: il progetto GreenGen da 250 megawatt in costruzione a Tianjin.
Gli IGCC potrebbero decollare più velocemente negli Stati Uniti grazie a un sistema di carbon cap-and-trade all'esame del Congresso. Cioè, se passa e può spingere i prezzi del carbonio abbastanza in alto. La sussidiaria della Southern Company Mississippi Power Company ha colpito un muro di protesta con una proposta per costruire un Impianto IGCC da 582 megawatt nella contea di Kemper, MS , prima di quel segnale di prezzo. L'impianto di Mississippi Power catturerebbe il 65% delle sue emissioni di anidride carbonica, dando all'impianto alimentato a lignite un'impronta di carbonio paragonabile a quella del gas naturale. Quella promessa ha fruttato al progetto da 2,2 miliardi di dollari 403 milioni di dollari in sovvenzioni federali e agevolazioni fiscali.
Thompson, della Clean Air Task Force, sostiene che entrambi i progetti Dongguan e Kemper devono andare avanti perché forniscono un mezzo per controllare le emissioni di carbonio dal carbone. Dice che gli ambientalisti dovrebbero riconoscere che l'uso del carbone in tutto il mondo non scomparirà presto, rendendo la cattura del carbonio fondamentale per ottenere le notevoli riduzioni delle emissioni di gas serra necessarie nei decenni a venire per ridurre al minimo gli impatti ecologici del cambiamento climatico globale.
Se le nuove tecnologie per domare le emissioni di CO2 del carbone non saranno ampiamente dispiegate a breve, tutto ciò che il movimento ambientalista ha cercato di ottenere nell'ultimo secolo andrà fuori dalla finestra, afferma Thompson. Se CCS non è ampiamente distribuito, il gioco è finito.