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Idrogeno e metano da rifiuti solidi urbani

I ricercatori Enea hanno sviluppato e brevettato un nuovo processo che si basa su un’operazione di “idrogassificazione” del rifiuto grezzo per arrivare alla produzione di combustibili gassosi

Produrre combustibili gassosi come idrogeno e metano dai rifiuti solidi urbani, plastiche non riciclabili e biomasse, senza emissioni inquinanti e con l’utilizzo di energia rinnovabile. È quanto permette il nuovo processo sviluppato e brevettato dai ricercatori Enea dei Dipartimenti Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili e Fusione e Tecnologie per la Sicurezza Nucleare. “Il nostro obiettivo è quello di produrre combustibili puliti come l’idrogeno o miscele idrogeno/ metano partendo da materiali a base carboniosa di basso valore, attraverso un processo che utilizza energia rinnovabile e che non emette sostanze inquinanti nell’ambiente. Si tratta quindi di una via puramente termochimica per la produzione di idrogeno e al tempo stesso per la valorizzazione energetica dei rifiuti”, spiega il ricercatore Enea Alberto Giaconia, inventore del brevetto insieme ai colleghi Silvano Tosti, Gianpaolo Caputo e Alfonso Pozio. A differenza dei comuni processi di gassificazione e combustione, questo trattamento si basa su un’operazione di “idrogassificazione” che consiste

nel trattare il rifiuto grezzo, anche umido, con idrogeno.

“Di fatto, l’idrogassificazione permette di convertire il rifiuto in metano utilizzando idrogeno. Il metano viene poi trattato in un processo sostenuto con calore proveniente da fonti rinnovabili”, prosegue Giaconia. Possiamo prevedere che il processo sia vantaggioso anche a livello economico perché utilizziamo un rifiuto per ottenere un combustibile commerciale. La trasformazione, inoltre, prevede l’immagazzinamento di energia rinnovabile con un sistema relativamente semplice e con elevata efficienza

ALBERTO GIACONIA, inventore del brevetto

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IL PROCESSO

I prodotti ottenuti sono la CO2 in forma concentrata che – a differenza di quella ottenuta dai normali processi di combustione – è facilmente separabile per essere eventualmente trasportata e riutilizzata e l’idrogeno, parte del quale andrà ad alimentare (come reagente) il processo di idrogassificazione. L’idrogeno prodotto in eccesso rappresenterà il combustibile “pulito” generato dal processo, che potrebbe essere immesso in un mercato emergente fortemente promosso dal PNRR, come per esempio il settore della mobilità sostenibile e dell’industria.

Idrogeno dall’energia nucleare, la scommessa degli USA

Il DoE stanzia 20 mln di dollari per un progetto che dovrebbe ridurre il costo dell’idrogeno a 1 dollaro per chilogrammo

Il Dipartimento dell’Energia (DoE) degli Stati Uniti ha stanziato 20 milioni di dollari per un progetto con sede in Arizona che utilizzerà l’energia nucleare per creare idrogeno verde, testandone la capacità come batteria di riserva liquida e come prodotto secondario per gli impianti di energia nucleare. Il progetto sarà guidato da PNW Hydrogen LLC e prevede la costruzione di impianti di produzione di idrogeno in loco presso la stazione di generazione nucleare di Palo Verde a Phoenix, in Arizona. Ci saranno serbatoi di stoccaggio abbastanza grandi per sei tonnellate di idrogeno, corrispondenti a circa 200 MWh di energia che possono essere riconvertiti in elettricità e immessi nella rete quando la domanda è alta. L’H2, riferisce il DoE in una nota, sarà anche “utilizzato per produrre prodotti chimici e altri combustibili” e il progetto esplorerà come le stazioni nucleari possono esportare e vendere l’energia in eccesso come flusso di entrate extra. In un futuro ecosistema energetico basato sulle energie rinnovabili, i fornitori di energia di base come le centrali nucleari saranno necessari solo quando il sole non splende o il vento non soffia, quindi la produzione di idrogeno potrebbe essere un modo utile per utilizzare i tempi di inattività.

ABBASSARE I PREZZI DELL’IDROGENO VERDE

Questo fa parte dell’obiettivo “Hydrogen Shot” del DoE che prevede una riduzione dei prezzi dell’idrogeno verde da circa US $ 5/kg a US $ 1/kg entro un decennio. In che modo questo obiettivo viene aiutato utilizzando il costoso nucleare, piuttosto che l’energia solare molto più economica, per creare idrogeno? Ebbene, se l’utilizzo dell’idrogeno come batteria a griglia liquida riesce a essere economicamente fattibile per le centrali elettrica allora il flusso di idrogeno in eccesso prodotto una volta che i serbatoi principali sono pieni può essere venduto a buon mercato. Questo progetto metterà alla prova questa idea.

Celle fotovoltaiche di nuova generazione, maggiore efficienza con le vernici a perovskite ibrida

Pubblicato il 1° dicembre 2021, lo studio dei ricercatori dell’Università di Pavia rappresenta un avanzamento significativo rispetto allo stato dell’arte e apre la strada allo sviluppo di nuove tecnologie a basso CapEx e facilmente scalabili

Il settore energetico è responsabile di circa tre quarti delle emissioni di CO2 globali: la fine della dipendenza dai combustibili fossili è il prerequisito per raggiungere gli obiettivi di transizione energetica entro il 2050. In particolare, ad oggi, il solare è leader tra le rinnovabili, con una crescita record in Europa di capacità fotovoltaica installata di 137.2 GW nel 2020, e un potenziale enorme nei prossimi anni. Ricerca e innovazione in nuovi materiali e nuove forme di generazione di energia solare rappresentano, quindi, i pilastri fondamentali per una reale transizione energetica. Un fotovoltaico moderno, dunque, “portabile”, a basso costo, facilmente integrabile in edifici, efficiente e, al contempo, a ridotto impatto ambientale, in grado di competere con le attuali tecnologie altamente energivore. Il gruppo Pvsquared2 diretto dalla Prof.ssa Giulia Grancini dell’Università di Pavia lavora in questa direzione, sviluppando una tecnologia fotovoltaica rivoluzionaria basata su vernici a perovskite ibrida. Si tratta di inchiostri stampabili, facilmente integrabili mediante processi a basso costo e a ridotto contenuto energetico, in un fotovoltaico innovativo, flessibile, economico e sostenibile. Una soluzione che apre la strada allo sviluppo di nuove tecnologie a basso CapEx e facilmente scalabili. È di recente dimostrazione, in particolare, in collaborazione con la Prof.ssa Yana Vaynzof dell’Università Tecnica di Dresda, un nuovo metodo di deposizione di tali inchiostri che ha portato alla realizzazione di celle fotovoltaiche a perovskite (cosiddette in configurazione pin) con valori di efficienza record al mondo (circa il 24%). Lo studio è stato pubblicato nella prestigiosa rivista Science Advances, uscita il 1° dicembre 2021. La ricerca rappresenta un avanzamento significativo rispetto allo stato dell’arte ponendo sempre più le basi per un loro ingresso nel mercato del solare come soluzioni leader per il fotovoltaico innovativo del futuro.

Questo risultato è stato ottenuto grazie a una speciale ingegnerizzazione chimica degli strati di interfaccia del dispositivo

MATTEO DEGANI, dottorando del gruppo Grancini e responsabile dell’invenzione

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IL GRUPPO PVSQUARED2 diretto dalla professoressa Giulia Grancini dell’Università di Pavia