Un modo più pulito di usare il carbone

Il carbone è abbondante ed economico, ma bruciarlo è un affare sporco. Questa settimana i ricercatori dell'Ohio State University hanno annunciato una pietra miliare nello sviluppo di un modo molto più pulito per utilizzare l'energia nel carbone, un processo chiamato ciclo chimico che ha il potenziale per ridurre o eliminare un'ampia gamma di inquinanti, tra cui l'anidride carbonica e lo smog- formazione di ossidi di azoto.

carbone di pulizia: Un impianto pilota nello stato dell'Ohio dimostra un processo di ciclo chimico che potrebbe sostituire la combustione nelle centrali elettriche.

Una versione della tecnologia ha funzionato ininterrottamente per oltre una settimana in una struttura di prova da 25 kilowatt, hanno riferito i ricercatori, la più lunga che un tale processo sia mai stato eseguito. Il successo del test apre la strada all'accelerazione della tecnologia in un impianto dimostrativo da un megawatt pianificato in collaborazione con la società energetica Babcock e Wilcox.

Nelle normali centrali a carbone, il carbone viene polverizzato per fare una polvere fine e poi bruciato in aria per produrre vapore per azionare le turbine. Questo processo produce fiamme molto calde che possono creare l'ossido di azoto inquinante e l'anidride carbonica generata è difficile da isolare e catturare perché costituisce solo una piccola frazione dei gas di scarico.

Nel ciclo chimico, il carbone non reagisce con l'aria. Invece, è esposto a materiali contenenti ossigeno come l'ossido di ferro. Il carbone reagisce con questi materiali e l'energia legata al carbone rompe il legame tra l'ossigeno e il ferro. La reazione produce anidride carbonica quasi pura e ferro metallico (insieme al minerale wüstite). L'elettricità viene generata quando il ferro viene spostato fuori dalla camera di reazione ed è essenzialmente bruciato, cioè lasciato reagire con l'ossigeno nell'aria. Questo rilascia calore per produrre vapore.

Questo processo piuttosto contorto presenta almeno due vantaggi. Produce un flusso puro di anidride carbonica facile da catturare e pronto per essere immagazzinato sottoterra. E la combustione del ferro nell'aria avviene anche a temperature più basse che non producono ossido di azoto.

Il processo è stato originariamente suggerito come un modo per migliorare l'efficienza delle centrali elettriche. Ora la speranza è che possa, se implementato su larga scala, essere uno dei modi più economici per ridurre le emissioni di anidride carbonica, portando solo a un piccolo aumento del costo dell'elettricità.

Un approccio alternativo alla produzione di flussi di anidride carbonica di elevata purezza consiste nel bruciare il carbone in ossigeno puro. Ma l'attrezzatura per produrre ossigeno puro è costosa.

Liang-Shih Fan , un professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso l'Ohio State, afferma che il suo processo potrebbe rivelarsi poco costoso. Dice che altri hanno avuto difficoltà a usare l'ossido di ferro a causa della sua limitata capacità di trasportare ossigeno. Ma ha sviluppato un nuovo tipo di reattore che migliora la capacità pratica di trasportare ossigeno dell'ossido di ferro, diminuendo la quantità di materiale necessaria e migliorando l'economia.

I ricercatori dello Stato dell'Ohio stanno anche perseguendo un'altra versione del ciclo chimico, in cui il carbone viene gassificato e la risultante combinazione di gas idrogeno e monossido di carbonio, chiamata syngas, reagisce con l'ossido di ferro (vedi Utilizzo della ruggine per catturare CO2 dalle centrali a carbone). La costruzione di un impianto pilota da 250 kilowatt è iniziata per testare questo approccio. Il recente test elimina la fase di gassificazione utilizzando carbone polverizzato al posto del syngas, quindi potrebbe essere potenzialmente più economico.

Il lavoro è finanziato dal National Energy Technology Laboratory del Dipartimento dell'Energia, che ha contribuito a sviluppare la tecnologia di fracking alla base dell'attuale boom del gas naturale negli Stati Uniti. NETL sta anche finanziando un altro approccio al ciclo chimico, che utilizza solfato di calcio anziché ossido di ferro. Questa tecnologia, sviluppata da Alstom, è stata dimostrata l'anno scorso in una struttura da tre megawatt. Il lavoro dell'Ohio State è in una fase precedente, ma Fan dice che il suo approccio potrebbe utilizzare molto meno materiale, rendendolo più pratico.

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