L'etere dimetilico potrebbe essere la svolta per l'economia dell'idrogeno
Un nuovo processo rivoluziona la produzione
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Per garantire la sicurezza energetica e raggiungere gli obiettivi di protezione del clima, in futuro la Germania importerà grandi quantità di idrogeno. L'etere dimetilico (DME) è un gas ecologico, non tossico, efficiente ed economicamente attraente, molto promettente come fonte energetica per l'idrogeno e i suoi derivati. L'Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare ISE ha sviluppato un nuovo processo di sintesi particolarmente efficiente dal punto di vista energetico per la sua produzione, che potrebbe cambiare le carte in tavola per la produzione di DME e quindi per l'economia dell'idrogeno. Nell'ambito del progetto internazionale "Power-to-MEDME", è stata studiata l'intera catena di processo per la produzione su larga scala di metanolo e DME in Cile.
"L'etere dimetilico è il campione nascosto dell'economia dell'idrogeno, non solo perché ha una densità energetica volumetrica significativamente superiore a quella dell'ammoniaca, che finora è stato il combustibile più usato, rendendolo un candidato ideale per l'importazione. È anche un'alternativa rinnovabile alle materie prime fossili come molecola piattaforma in settori quali l'industria chimica e la mobilità", spiega il dott. Elias Frei, responsabile della divisione idrogeno del Fraunhofer ISE. L'istituto vuole quindi collaborare con l'industria su un nuovo tema chiave per promuovere nuove applicazioni del DME e sviluppi di mercato resi possibili dagli attuali risultati della ricerca.
Il mercato del DME, che attualmente comprende più di 5 milioni di tonnellate all'anno, crescerà di molte volte grazie a nuove applicazioni (ad esempio, la miscelazione nel gas di petrolio liquefatto, GPL, e la molecola piattaforma per i carburanti). "Il mercato globale del GPL comprende circa 200 milioni di tonnellate all'anno. A questo si aggiunge il mercato della produzione di carburanti sostenibili per l'aviazione, che si stima raggiungerà i 400 milioni di tonnellate all'anno entro il 2050. Questo dimostra l'enorme potenziale del DME", spiega il Dr. Achim Schaadt, responsabile del Dipartimento Prodotti di Sintesi Sostenibili.
Un nuovo processo rivoluziona la produzione
Il DME non è un gas sconosciuto: molti lo conoscono come propellente nei deodoranti e viene già utilizzato come solvente e refrigerante. Tuttavia, il DME viene attualmente prodotto con un processo complesso e ad alta intensità energetica, che riduce l'efficienza complessiva della conversione dell'energia rinnovabile in DME. È qui che entra in gioco il processo INDIGO sviluppato al Fraunhofer ISE: la sintesi e la distillazione simultanee semplificano notevolmente il processo, aumentando l'efficienza e riducendo i costi di oltre un quarto rispetto al processo di sintesi del DME convenzionale. Il processo richiede meno energia perché il calore rilasciato dalla reazione fluisce direttamente nella colonna di distillazione. Essendo un processo a basso consumo energetico, è particolarmente adatto alle regioni remote. Nel Paese importatore, il DME può essere scisso in idrogeno con la massima resa, ad esempio in un processo di steam reforming. Il progetto di ricerca "Power-to-MEDME" ha dimostrato che in tutti e sei i casi analizzati, il processo INDIGO è più conveniente rispetto al riferimento convenzionale. Lo strumento di simulazione Syn2X è stato utilizzato per modellare il funzionamento dinamico a carico parziale dell'impianto di metanolo, al fine di ottenere dati operativi pratici in condizioni di carico fluttuante.
Produzione di DME prevista in Cile
Il progetto di ricerca internazionale "Power-to-MEDME" mira a sfruttare il potenziale del Cile per la produzione di fonti energetiche a zero emissioni di CO2 con l'aiuto del nuovo processo INDI-GO. In questo progetto sono state create le condizioni per farlo. Il prossimo passo sarà la creazione di un impianto pilota per la produzione di metanolo verde e DME nella gamma dei megawatt.
Il team di ricerca sostiene questo progetto analizzando tutte le fasi del processo e sviluppando e testando i materiali. L'obiettivo è ridurre ulteriormente i costi aumentando l'efficienza e ottimizzando l'integrazione dei vari processi individuali.
Il Fraunhofer ISE ha condotto un'analisi della posizione per determinare quali siti in Cile sono particolarmente adatti per la generazione di energia rinnovabile e per la creazione di una produzione su larga scala di derivati dell'idrogeno verde. Secondo l'analisi, la regione di Antofagasta, nel nord del Paese, ha un grande potenziale, in quanto produce già un'eccedenza così elevata di energia solare (dal fotovoltaico e dall'energia termica solare concentrata) da doverne limitare l'immissione in rete. "Oltre all'uso più efficiente dell'elettricità e alla creazione di valore locale, il progetto contribuisce anche allo sviluppo della regione attraverso il trasferimento del know-how tecnologico tedesco", spiega Robert Szolak, responsabile del Dipartimento Prodotti di Sintesi Sostenibile.
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