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Trasformazione di idrocarburi

Lo steam reforming del metano è un processo ben sviluppato ed altamente commercializzato e attraverso il quale si produce circa il 48% dell'idrogeno mondiale. Tale metodo può essere applicato anche ad altri idrocarburi come l'etano e la nafta. Non possono essere utilizzati idrocarburi più pesanti perché essi potrebbero contenere impurità. Altri processi, invece, come l'ossidazione parziale, sono più efficienti con idrocarburi più pesanti. Lo SMR implica la reazione di metano e vapore in presenza di catalizzatori. Tale processo, su scala industriale, richiede una temperatura operativa di circa 800 °C ed una pressione di 2,5 MPa. La prima fase consiste nella decomposizione del metano in idrogeno e monossido di carbonio. Nella seconda fase, chiamata "shift reaction", il monossido di carbonio e l'acqua si trasformano in biossido di carbonio ed idrogeno.

Le reazioni chimiche che si svolgono nel processo sono:

CH4 + H2O ® CO + 3H2(Reazione endotermica)

All’uscita dal "reformer" il monossido di carbonio, reagendo con il vapore, si trasforma in anidride che è allontanata purificando così l’idrogeno prodotto

CO + H2O ® CO2 + H2(Reazione esotermica)

La reazione netta è perciò:

CH4 + 2H2O ® CO2 + 4H2

Il rendimento del processo si aggira sul 50%-70%.

Nello steam reforming tradizionale, gli idrocarburi sono la fonte sia dell’energia chimica, sia dell’energia termica,: circa il 45% del consumo degli idrocarburi è destinato alla produzione di calore.

Poiché l’idrogeno in tal modo prodotto è più costoso della sostanza di partenza, il metano, la sostituzione di questo con l’idrogeno come combustibile non è convenienteI costi dello SMR sono notevolmente inferiori a quelli dell'elettrolisi e competitivi con quelli delle altre tecnologie, esso comporta inoltre un ridottissimo impatto ambientale. Alcuni autori, sostengono che la tecnologia SMR può essere conveniente, se combinata con l'alimentazione di veicoli, per l'applicazione su celle a combustibile prodotte su scala ridotta. Altre innovazioni invece, riguardano più in particolare lo SMR stesso. Uno degli obbiettivi della ricerca è, infatti, quello di migliorare il tradizionale processo SMR con il perfezionamento di un nuovo processo denominato Sorbtion Enhanced Reforming (SER). Rispetto al tradizionale SMR tale processo implica la produzione di idrogeno a temperatura particolarmente bassa e l’abbinamento di un processo di rimozione selettiva dell’anidride carbonica rilasciata durante la fase di reforming.

Il vantaggio principale del SER quindi, consiste nell’ottenere direttamente dei flussi separati, estremamente puri, sia di idrogeno che di CO2 senza ricorrere a costosi sistemi di purificazione. Questo nuovo processo ha dunque la possibilità di prevalere rispetto ai processi convenzionali, e di favorire l’introduzione a breve termine dell’idrogeno, non solo per i ridotti costi operativi che esso comporta ma anche per il contributo alla riduzione della concentrazione dei gas serra nell’atmosfera. Le attività di ricerca sono ovviamente volte all’individuazione dei materiali più idonei all’assorbimento di CO2, alla dimostrazione della validità tecnica dei sistemi sperimentali e all’analisi dei relativi vantaggi economici.

 

 

 

© 2003 Cellecombustibile.tk Tutti i marchi sono dei rispettivi proprietari. Ultimo Aggiornamento 18/04/2004