CERO EMISIONES DE CH4 EMPOBRECIDO DEL BIOGÁS A TRAVÉS DE LA CARBONATACIÓN MINERAL (POR CREO FESR 2007-2013)
 |
 |
Empresas / Organizaciones que participan en el proyecto son:
- West Systems S.r.l (líder del proyecto)
- P&I S.r.l.
- STEAM S.r.l.
- MASSA Spin-off S.r.l.
- Consejo Nacional de Investigación - Instituto de Geociencias y Recursos de la Tierra (CNR-IGG)
Objetivo del proyecto:
En esta región se encuentra un número significativo de instalaciones para la eliminación de tamaño y / o tipo de residuos que no permiten la producción de biogás con una concentración de metano suficientemente alta, estas características no permiten la generación de electricidad. Generalmente, este biogás de metano empobrecido (<30%), está presente en la post-gestión de los vertederos sanitarios, es capturado y enviado a un sistema de combustión a través de una antorcha. Además del uso no energético de gas natural, se liberan a la atmósfera grandes cantidades de CO2.
A partir de este contexto de referencia, se propone el proyecto ZEBU (en su configuración actual) para llevar a cabo la captura de CO2, a través del uso de la solución amoniacal, en un sistema de absorción que consiste en dos columnas, de esta manera el biogás se enriquece en CH4 y al mismo tiempo se obtiene una solución de carbonato de amonio. El biogás enriquecido puede utilizarse como fuente de energía, mientras que la solución de carbonato de amonio se mezcla con una solución de cloruro de magnesio, en un reactor de carbonatación, donde se produce la precipitación de carbonatos de magnesio: por lo tanto, el gas de CO2 inicialmente contenido en el biogás está atrapado en una red cristalina estable, tal como el de magnesita (MgCO3) o nesquehonita (MgCO3.3H2O).
En el momento, la solución de cloruro de magnesio requerida se prepara por disolución simple de la sal de (MgCl2.6H2O) en agua desmineralizada, sin embargo, en el futuro, puede ser producido a partir de rocas de serpentinita, para el ataque ácido con HCl 2-4M a 70-80 ° C y el ajuste del pH posterior, como se demuestra experimentalmente en el campo del diseño. Además, la serpentina, incluye entre sus variedades, las de aspecto fibroso, como son el amianto o asbesto, notorios por su peligro para la salud humana. El proceso de carbonatación mineral se puede aplicar en el futuro, incluso en el tratamiento de amianto para su neutralización.
La realización del proyecto ZEBU implica tanto una ventaja económica en términos de recuperación de energía explotable de biogás y el uso potencial de los productos de carbonato de magnesio, como un efecto sobre la calidad del medio ambiente, en términos de reducción de CO2 a la atmósfera. La planta piloto (que comprende las columnas correspondientes a la absorción de CO2 y la carbonatación del reactor), que está diseñada, creada y desarrollada durante el proyecto ZEBU, es susceptible de transformación industrial y se puede implementar en el futuro, en las numerosas instalaciones de eliminación de residuos en el interior de la región, con beneficios económicos y ambientales apreciables.
ASPECTOS INNOVADORES:
La innovación en la que basa este proyecto de investigación es el uso del biogás metano empobrecido (<30%), que está normalmente presente en la post-gestión de los vertederos. Actualmente este biogás se captura y se envía a un sistema de combustión a través de antorcha. Además del uso no energético de gas natural, luego se libera a la atmósfera grandes cantidades de CO2.
Una segunda innovación en el diseño radica en que la experiencia ha sido adquirida en relación con el proceso de captura de CO2 mediante el uso de una solución amoniacal. Es una técnica ya en uso en otros contextos, pero nunca se aplicó en biogás.
Una tercera innovación reside en la investigación de las condiciones óptimas de temperatura, presión y PCO2 para la finalización de la reacción de la carbonatación mineral de la serpentina; hay que destacar que este proceso se puede aplicar, en el futuro, también al tratamiento de amianto para transformarlo en una sustancia inherente.
Por último, el posible uso de productos de carbonato de magnesio (para la preparación de catalizadores en procesos químicos, o como un aislante, aditivo en pinturas y tintas, componente del vidrio y la cerámica, etc.) Permite, en principio, transformar un residuo que influye en la calidad del aire de la atmósfera, en un recurso con una rentabilidad tanto económica, como en términos de reducir el impacto ambiental.
ASPECTOS CRÍTICOS ENCONTRADOS:
Durante el proyecto ZEBU no se han levantado críticas inesperadas. La única crítica, sin embargo, es la aproximación a la carbonatación mineral de la serpentina y la opción de trabajar con el ataque ácido mediante la reacción gas-sólido. Esta elección ha sido inducida por los resultados de la investigación experimental llevada a cabo en el marco del proyecto (por calentamiento externo de un autoclave, micro-reactor agitado y otros equipos), que han demostrado que la reacción gas-sólido requiere altas presiones (del orden de varios cientos de bares) y por lo tanto hace que sea problemática la realización de una planta industrial sobre la base de este enfoque. Las posibles rutas alternativas (la disolución de serpentinita en ácidos fuertes 2-4 M a 70-80 ° C, seguido por el ajuste del pH a valores alrededor de 9 añadiendo CO2) En cambio este es transferible a la escala de planta industrial y por lo tanto se adoptó.
Teniendo en cuenta la complejidad del proceso, tanto las limitaciones de tiempo para completar el proyecto, como las limitaciones financieras, se decidió aplicar sólo algunas partes del sistema y, en particular, las relativas a la fase de absorción de CO2, para obtener un Biogás enriquecido en CH4, y el paso de la precipitación de carbonato de magnesio, que son los dos principales retos de diseño, para comprobar experimentalmente en escala de planta. No se consideró apropiado, sin embargo, para diseñar la fase de trituración de roca de serpentina, porque hubiera sido necesario un sistema muy caro, para evitar la dispersión de polvo fibroso fino. Esto habría sido un inconveniente importante a la hora de presentar resultados ya que afecta a la viabilidad del proyecto, además, no hubiera sido posible la construcción de esta planta en el municipio de Montespertoli, donde se completó la fase de prueba, debido al veto de las autoridades locales.
Por razones parcialmente similares no se abordó la ingeniería de la disolución de la roca serpentina, ya que los problemas a resolver se relacionan exclusivamente con la separación de los sólidos (que puede ser llevada a cabo por filtración, una operación que no implica dificultades especiales):
(I), tanto durante la disolución incongruente de los minerales que forman la serpentinita (no sólo la serpentina, también magnetita, piroxenos, etc.), Acompañado de la precipitación de la sílice amorfa;
(II) durante la subsiguiente neutralización de la solución acuosa (hasta valores de pH en el rango de 8,5-9), para la adición de una base (NaOH o NH4OH), de hecho, en el curso de esta fase precipitaron diferentes fases sólidas, principalmente oxihidróxidos de hierro trivalente.
DIFUSIÓN DEL PROYECTO: PRESENTACIONES EN CONFERENCIAS Y PUBLICACIONES
Algunos resultados obtenidos durante el proyecto ZEBU han sido o serán presentados en las siguientes conferencias:
Además, los resultados de experimentos de laboratorio han sido publicados en los siguientes artículos en revistas internacionales ISI:
Orlando A., Lelli M., Marini L. (2012) Production of amorphous hydrated impure magnesium carbonate through ex situ carbonationi. Applied Geochemistry, 27 2500-2510
DESCARGAR
Pannello informativo Progetto Zebu
Presentazione POR-CREO 2007-13, Firenze 18/11/2011
Calendario 2012 "POR-CREO Una selezione di eccellenze"