La protezione del clima nel ciclo di rotazione
Scienza e industria testano insieme una nuova tecnologia per la cattura della CO2 nell'industria del cemento
Immaginate una lavatrice gigante che lava la CO2 dai gas di scarico invece che lo sporco dai vestiti. Questa è l'idea alla base di un nuovo processo studiato dalla TU di Berlino insieme a thyssenkrupp Uhde GmbH e al gruppo di materiali da costruzione Holcim. L'obiettivo: una soluzione efficiente dal punto di vista energetico per ridurre le emissioni di CO2 nell'industria del cemento, responsabile dell'otto per cento delle emissioni industriali globali. Durante la produzione, il calcare viene bruciato, rilasciando grandi quantità di CO2, cioè anidride carbonica - un processo che non può essere evitato.
L'approccio che i partner della cooperazione stanno perseguendo si basa sul cosiddetto scrubbing amminico, un processo di assorbimento chimico che viene eseguito in un apparecchio rotante. "Si può pensare che sia come una lavatrice", spiega Jens-Uwe Repke, responsabile del reparto Dinamica e funzionamento dei sistemi tecnici. "Il gas di scarico viene convogliato in un tamburo rotante chiamato imballaggio. Lì entra in contatto con uno speciale liquido di lavaggio, la soluzione amminica, che lega la CO2 al liquido".
Forze centrifughe, simili a un carosello
La particolarità della nuova tecnologia è rappresentata dagli elementi rotanti dell'imballaggio, realizzati in schiuma metallica, che offrono un'ampia superficie in uno spazio ridotto. "Gli elementi interni rotanti sfruttano le forze centrifughe, simili a quelle di un carosello. Assicurano che il liquido venga incanalato attraverso la schiuma metallica, ottenendo una miscelazione intensiva di gas e detergente", spiega Olaf von Morstein, coordinatore del progetto presso thyssenkrupp Uhde. "Questo ci permette di filtrare una maggiore quantità di CO2 dai gas di scarico in un lasso di tempo più breve, e con un minore dispendio di energia". Grazie all'apparecchiatura rotante, vengono utilizzate anche soluzioni di lavaggio concentrate, il che aumenta significativamente la capacità di assorbimento di CO2 per litro di detergente. La rotazione consente inoltre di adattarsi in modo flessibile alle diverse condizioni di produzione, controllando la velocità.
"Qui combiniamo la ricerca di base con l'applicazione pratica", afferma Jens-Uwe Repke. "I nostri modelli funzionano in laboratorio, ma è fondamentale che la tecnologia si dimostri anche nell'industria". Il processo viene attualmente testato con flussi di gas di scarico reali in un impianto pilota presso il cementificio Holcim di Beckum, nella Renania Settentrionale-Vestfalia. "Questo ci permette di garantire che non ci siano problemi imprevisti su scala industriale", afferma Florian Kleinwächter, Corporate Developer di Holcim.
Riduzione di CO2 di oltre il 90 percento
I risultati sono promettenti: il sistema è in grado di eliminare più del 90% dell'anidride carbonica dai gas di scarico. Il team della TU sta anche lavorando su modelli matematici che consentiranno di portare la tecnologia su scala industriale. "Il nostro obiettivo è che in futuro questi sistemi vengano utilizzati come standard nell'industria del cemento", afferma Repke. "Se tra dieci anni passerò davanti a un impianto e vedrò che questa tecnologia è in uso lì, per me, come scienziato, sarà la realizzazione di un sogno".
Il progetto dimostra quanto sia importante la collaborazione tra università e aziende. Il dipartimento di Repke lavora da tempo con successo con thyssenkrupp Uhde. Il suo dipartimento collabora intensamente anche con altri partner industriali e università. "In Germania abbiamo ancora il grande vantaggio che la ricerca e l'industria sono strettamente collegate", afferma Repke. Gli studenti e i dottorandi della TU di Berlino lavorano direttamente con gli esperti di thyssenkrupp Uhde e Holcim. Entrambe le parti traggono vantaggio dal trasferimento di conoscenze: L'industria riceve soluzioni pratiche e si assicura che la ricerca non funzioni solo in laboratorio, ma anche nella pratica.
"I nostri progetti di cattura del carbonio costano rapidamente diverse centinaia di milioni di euro", spiega Kleinwächter. "Per questo abbiamo bisogno della certezza che la tecnologia funzioni in modo affidabile anche nella vita reale. Solo attraverso una stretta collaborazione possiamo portare avanti l'innovazione e proseguire sulla strada della neutralità climatica".
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