L’Ufficio dell’energia fossile del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) supporta le attività per far avanzare le tecnologie carbone-idrogeno, in particolare attraverso il processo di gassificazione del carbone con cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio. DOE prevede che la gassificazione del carbone per la produzione di idrogeno con cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio potrebbe essere implementata nel lasso di tempo a medio termine.
Come funziona?
Chimicamente, il carbone è una sostanza complessa e altamente variabile che può essere convertita in una varietà di prodotti. La gassificazione del carbone è un metodo che può produrre energia, combustibili liquidi, prodotti chimici e idrogeno. In particolare, l’idrogeno viene prodotto facendo reagire il carbone con ossigeno e vapore ad alte pressioni e temperature per formare gas di sintesi, una miscela costituita principalmente da monossido di carbonio e idrogeno.
Reazione di gassificazione del carbone (sbilanciata):
CH0.8 + O2 + H2O → CO + CO2 + H2 + altre specie
Dopo che le impurità sono state rimosse dal gas di sintesi, il monossido di carbonio nella miscela di gas viene fatto reagire con vapore attraverso la reazione di spostamento acqua-gas per produrre idrogeno e anidride carbonica aggiuntivi. L’idrogeno viene rimosso da un sistema di separazione e il flusso di anidride carbonica altamente concentrato può essere successivamente catturato e immagazzinato. Scopri di più sulla cattura, l’utilizzo e lo stoccaggio del carbonio.
Perché viene preso in considerazione questo percorso?
Gli Stati Uniti hanno un’abbondante risorsa interna nel carbone. L’uso del carbone per produrre idrogeno per il settore dei trasporti può ridurre il consumo totale di energia dell’America e la sua dipendenza dal petrolio importato, contribuendo a creare posti di lavoro attraverso la creazione di un’industria nazionale. La produzione di idrogeno dal carbone offre anche benefici ambientali se integrata con tecnologie avanzate nella gassificazione del carbone, nella produzione di energia e nella cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio. L’integrazione di queste tecnologie facilita la cattura di molteplici inquinanti come ossidi di zolfo, ossidi di azoto, mercurio e particolato, nonché gas serra come l’anidride carbonica. Quando l’idrogeno viene utilizzato in veicoli a celle a combustibile efficienti, le emissioni del settore dei trasporti possono essere quasi eliminate.
La ricerca si concentra sul superamento delle sfide
Ci sono diverse sfide per utilizzare la gassificazione del carbone per produrre idrogeno a costi target e con emissioni di gas serra quasi nulle. Ulteriori R & D è necessario per:
- Sviluppare tecnologie di cattura, utilizzo e stoccaggio del carbonio che garantiscano il rilascio minimo di anidride carbonica nel processo di produzione
- Sviluppare nuove tecnologie in grado di sostituire il processo criogenico attualmente utilizzato per separare l’ossigeno richiesto dall’aria.