ITMI20100920A1 - Procedimento per la fissazione dell'anidride carbonica proveniente da una centrale termica alimentata tramite combustibile fossile - Google Patents

Description

“PROCEDIMENTO PER LA FISSAZIONE DELL’ANIDRIDE CARBONICA PROVENIENTE DA UNA CENTRALE TERMICA ALIMENTATA TRAMITE COMBUSTIBILE FOSSILEâ€

* ;La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la fissazione dell’anidride carbonica proveniente da una centrale termica alimentata tramite combustibile fossile. ;Più in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un procedimento per sequestrare l’anidride carbonica prodotta da centrali termiche eventualmente integrate/associate ad impianti solari, preferibilmente a concentrazione, dedicati a produrre energia elettrica e acqua potabile da acqua salata, riducendo contestualmente le emissioni di anidride carbonica (CO2) in atmosfera. ;Come à ̈ noto, i cambiamenti climatici richiedono una sostanziale riduzione delle emissioni antropogeniche di gas serra e in particolare di anidride carbonica da fonti fossili, nonché un cambiamento nel modo di produrre e utilizzare le risorse energetiche. Al fine di ridurre l’impatto ambientale dell’anidride carbonica, questa deve essere catturata e sequestrata e non semplicemente emessa in atmosfera. A causa, però, delle quantità complessive su scala globale, della diversità e della distribuzione geografica delle fonti di anidride carbonica fossile, non à ̈ pensabile poter applicare una singola tecnologia per l’abbattimento dei gas serra a ogni situazione. Sarà quindi necessaria una serie di tecnologie differenti, da usarsi singolarmente o in combinazione. La presente invenzione, come descritto in seguito, ha come scopo quello di fornire una di queste tecnologie. Tra le tecnologie attualmente in esame, una, attualmente in fase di studio, à ̈ la cattura e il sequestro sotterraneo dell’anidride carbonica. Tuttavia, questa tecnologia deve ancora superare alcuni ostacoli prima di diventare un’opzione realmente percorribile su ampia scala. Il primo ostacolo riguarda il costo dell’intero processo (cattura, trasporto e stoccaggio). Il secondo, di ordine generale, riguarda il rischio di fuoriuscite di anidride carbonica dal sito di stoccaggio sotterraneo e la sua emissione in atmosfera o in falde acquifere sotterranee. Se anche l’opzione del sequestro geologico dell’anidride carbonica prendesse piede, à ̈ però prevedibile che solo una parte ridotta di essa potrebbe essere effettivamente imprigionata nel sottosuolo. Come descritto precedentemente saranno pertanto necessarie soluzioni alternative e complementari. ;Nei laboratori più avanzati si stanno pertanto studiando metodi per cercare di risolvere questi problemi, come ad esempio il tentativo di accelerare processi che la natura ha impiegato milioni di anni per portare a compimento. Queste attività di ricerca studiano processi di biofissazione e/o mineralizzazione dell’anidride carbonica ad esempio con alghe e/o lieviti. Questi studi non affrontano, però, il problema nel suo insieme. Si tratta, infatti, di ricerche di base e/o ingegnerizzazione di singoli processi/sistemi. Da un lato si cerca di selezionare e/o sviluppare organismi che favoriscano il processo di biofissazione e dall’altro di ingegnerizzare i processi di crescita, separazione e/o trattamento degli stessi. ;Nel caso dei processi di mineralizzazione (i carbonati sono la forma geologicamente più stabile dell’anidride carbonica) sono necessari gli elementi di base, quali, ad esempio, il calcio o il magnesio. ;Nei processi di biofissazione i sali potrebbero, invece, essere diluiti nelle acque di processo, di falda o associate alla produzione di idrocarburi e poi essere utilizzate per la crescita di coltivazioni algali. In considerazione però delle quantità di anidride carbonica prodotta dalle attività atropogeniche, anche la disponibilità di sali dovrebbe essere molto elevata. ;Una risorsa pulita e teoricamente rinnovabile, i cui costi sono generalmente molto competitivi, à ̈ rappresentato dall’acqua. Purtroppo questa à ̈ anche un bene sempre più critico per gran parte dell’umanità e diventerà il vero grande problema del secolo, più della stessa sicurezza energetica. Una soluzione tecnologicamente matura à ̈ rappresentata dagli impianti di dissalazione che forniscono, a un costo competitivo, un bene sempre più prezioso. Il ricorso massiccio a impianti di dissalazione, di contro, porterebbe a sempre maggiori quantità di salamoia prodotta, con un notevole impatto ambientale e un incremento dei costi di smaltimento. ;La Richiedente ha ora trovato un procedimento che prevede di utilizzare una salamoia, proveniente da dissalatori di acque salmastre per la produzione di acqua potabile, e l’anidride carbonica, prodotta da centrali termiche alimentate con combustibile fossile, in processi di biofissazione e/o mineralizzazione. Questo sistema “fully integrated†permetterebbe un riciclo totale e in loco dei sottoprodotti, CO2e salamoia, dei singoli processi con conseguente riduzione del loro impatto ambientale. ;La presente invenzione si differenzia dall’arte nota in quanto realizza processi totalmente integrati, con alte efficienze e a basso impatto ambientale. Il nuovo processo integrato permetterebbe, infatti, di ridurre l’impatto ambientale dei sistemi descritti riciclando i sottoprodotti: l’anidride carbonica prodotta dagli impianti a combustibili fossili e la salamoia prodotta dagli impianti di dissalazione, direttamente in loco. ;Sistemi integrati costituiti da impianti termici con impianti solari e/o dissalatori potrebbero essere ulteriormente integrati con sistemi di biofissazione/mineralizzazione. In tal modo si potrebbe produrre non solo energia elettrica e acqua dissalata, ma anche ridurre l’impatto ambientale dei singoli impianti grazie a un riciclo/utilizzo combinato dei sottoprodotti, direttamente in loco. Sistemi integrati di questo tipo permetterebbero quindi di ridurre anche i costi relativi alla logistica. ;Recentemente, diverse Società tra cui la Richiedente hanno iniziato a studiare l’integrazione di cicli combinati a gas con impianti solari e/o dissalatori. Lo scopo à ̈ quello di produrre energia elettrica, riducendo contestualmente il costo del kwh solare, e acqua dissalata. L’integrazione permette, infatti, di aumentare “l’efficienza†dei singoli impianti riducendo i consumi di gas naturale nel ciclo combinato (a parità di generazione elettrica) producendo contemporaneamente acqua dissalata. ;Costituisce, pertanto, oggetto della presente invenzione un procedimento per la fissazione dell’anidride carbonica proveniente da una centrale termica alimentata tramite combustibile fossile che comprende: ;a. produrre energia elettrica ed anidride carbonica in un impianto alimentato con il combustibile fossile; b. produrre acqua dissalata, eventualmente potabile, in un impianto di dissalazione di acque salmastre, che scarica una salamoia concentrata, utilizzando energia solare a concentrazione; ;c. fissare l’anidride carbonica prodotta nello stadio (a) con gli ioni alcalini o alcalino terrosi della salamoia concentrata dello stadio (b), in modo da produrre dei sali stabili; e/o ;d. fissare l’anidride carbonica prodotta nello stadio (a) per biofissazione in strutture vegetali coltivate nella salamoia. ;Secondo la presente invenzione, gli impianti per produrre energia elettrica sono quelli convenzionalmente noti, ad esempio gli impianti a vapore, le turbine a gas o i motori a combustione interna, ad esempio i motori diesel. ;Anche gli impianti a concentrazione solare sono noti e descritti, ad esempio, nella domanda di brevetto internazionale WO 2010/029411 o nei documenti citati in questa domanda. ;L’acqua salmastra usata come materia prima per produrre acqua dissalata può essere acqua di mare o acqua salmastra di pozzo, eventualmente associata ai pozzi petroliferi, con concentrazione salina, ad esempio, compresa fra 5 e 150 g/litro. ;Una volta scaricata la salamoia, la cui concentrazione salina può essere portata fino a 350 g/litro, si attua la fase di carbonatazione. Questa à ̈ preferibilmente realizzata in torri verticali dove la salamoia à ̈ alimentata di testa mentre l’anidride carbonica alla base. Per favorire il contatto liquido gas, la torre à ̈ riempita con materiale inerte su cui à ̈ preferibilmente fissato l’enzima anidrasi carbonica che catalizza la reazione tra acqua e CO2per formare lo ione carbonico. Quest’ultimo rimane in soluzione nella salamoia. ;In alternativa alla fase di carbonatazione, o associata in parallelo a questa, l’anidride carbonica può essere fissata mediante biofissazione in vasche contenenti la salamoia in cui sono fatte crescere alghe e/o microalghe. Esempi di alghe e/o microalghe sono: Tetraselmis, Nannochloropsys, Scenedesmus, Ankistrodesmus, Phaeodactylum, Chlorella, Amphipleura, Amphora, Chaetoceros, Cyclotella, Cymbella, Fragilaria, Navicula, Nitzschia, Achnantes, Dunaliella, Oscillatoria, Porphiridium o loro combinazioni. ;Terminata la fissazione del CO2, o per carbonatazione o per biofissazione, la fase acquosa risultante può essere concentrata per recuperare la fase solida minerale o la biomassa algale che possono essere smaltite in discariche dedicate. *

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONE Procedimento per la fissazione dell’anidride carbonica proveniente da una centrale termica alimentata tramite combustibile fossile che comprende: a. produrre energia elettrica ed anidride carbonica in un impianto alimentato con il combustibile fossile; b. produrre acqua dissalata, eventualmente potabile, in un impianto di dissalazione di acque salmastre, che scarica una salamoia concentrata, utilizzando energia solare a concentrazione; c. fissare l’anidride carbonica prodotta nello stadio (a) con gli ioni alcalini o alcalino terrosi della salamoia concentrata dello stadio (b), in modo da produrre dei sali stabili; e/o d. fissare l’anidride carbonica prodotta nello stadio (a) per biofissazione in strutture vegetali coltivate nella salamoia.