Dopo il primo articolo introduttivo sulla serie che tratta dei sistemi di cattura del carbonio, passiamo oggi a vedere più nel dettaglio i sistemi di cattura post-combustione.
Bruciando un combustibile fossile, i gas di combustione contengono una percentuale variabile di anidride carbonica. Per mezzo dei sistemi di cattura post-combustione, è possibile catturare questo gas con l’utilizzo di diversi composti chimici, il più diffuso dei quali è la monoetanolammina (MEA) in soluzione acquosa, in grado di assorbire in modo molto efficace la CO2. Con questo sistema è possibile sottrarre dall’85% al 95% dell’anidride carbonica contenuta nei gas di combustione a seconda della quantità di MEA disciolta in soluzione.
Nonostante l’indiscussa efficacia del sistema, non sono da tralasciare le conseguenze ambientali che causerebbe un utilizzo su vasta scala della monoetanolammina. Questo sistema di cattura del carbonio richiede molta energia per la rigenerazione del solvente, che andrebbe inoltre prodotto in grandi quantità, generando a sua volta importanti emissioni di CO2.
Alla monoetanolammina esistono in realtà diverse alternative, che tuttavia ad oggi non sono così utilizzate. Un esempio è costituito dall’ammoniaca, ma è possibile ricorrere anche a sorbenti solidi o a sistemi di cattura diversi come separazioni criogeniche o a membrana.
Funzionamento della cattura post-combustione
ENEA, Cattura della CO2 in pre e post-combustione: attività in impianto, 2016, p. 6
Nella figura sovrastante è rappresentato lo schema di funzionamento di un impianto a carbone con separazione dell’anidride carbonica post-combustione. Nell’immagine, il carbone è preso a scopo esemplificativo e può essere sostituito da ogni altro combustibile fossile. Dopo la combustione del carbone al fine di ottenere vapore, i gas combusti vengono separati grazie alla soluzione di monoetanolammina. Si ottiene così una soluzione ricca di CO2 e, allo stesso tempo, l’emissione di gas praticamente privi di anidride carbonica. La soluzione ricca di CO2 viene inviata al sistema di rigenerazione, dove viene separata, sfruttando l’energia prodotta dalla centrale, dalla soluzione di monoetanolammina. In questo modo si ottiene un flusso di CO2 e un solvente rigenerato, che può essere riutilizzato per catturare altra anidride carbonica. La CO2 così ottenuta può a questo punto essere liquefatta e poi inviata a stoccaggio.
L’anidride carbonica, tuttavia, sublima a pressione ambiente, vale a dire che passa direttamente dallo stato solido allo stato gassoso. Per poter liquefare la CO2 è necessario aumentare la pressione oltre i 5 bar, mantenendo la temperatura sotto i +31,1° C.
La Boundary Dam Power Station
La Boundary Dam Power Station, in Canada, è una centrale termoelettrica a carbone fornita da un sistema di cattura del carbonio post-combustione. Secondo i dati comunicati dall’operatore, la compagnia elettrica canadese SaskPower, questo sistema è in grado di evitare l’emissione di un milione di tonnellate (1 Mt) di CO2 all’anno. Si comprende in questo modo come sia possibile, grazie a questi sistemi, catturare ingenti quantità di anidride carbonica.
Il prossimo articolo della serie riguarda i sistemi di cattura pre-combustione.
