ETD

• CO2
• ortosilicato di litio
• sorbenti solidi

Uno dei materiali più promettenti per la cattura di CO2 ad alte temperature è l’ortosilicato di litio (Li4SiO4), che mostra alta capacità sorbente, temperature di rigenerazione moderate (<750°C) e buona stabilità a cicli consecutivi. Per utilizzi con basse concentrazioni di CO2, più vicine alle condizioni tipicamente riscontrabili nelle realtà industriali, le limitazioni cinetiche rappresentano il maggiore ostacolo per l’applicazione di tale materiale. Per tale ragione, sono state proposte diverse metodologie di dopaggio per incrementare la reattività dell’ortosilicato di litio, consistenti nell’aggiunta di carbonati alcalini che agiscono da promotori del processo formando miscele eutettiche con i prodotti della reazione di carbonatazione, fuse alle temperature di utilizzo.

Nel presente lavoro di tesi sono state indagate diverse formulazioni di sorbenti a base di ortosilicato, al fine di individuare quella che consenta le migliori prestazioni, in termini di capacità adsorbente e stabilità a cicli multipli. Sono stati variati sia il tipo sia la quantità di promotore, utilizzando sia semplici aggiunte di carbonati di sodio e potassio, sia loro miscele eutettiche binarie e ternarie con il carbonato di litio.

Inoltre, nell’ottica di applicazioni industriali, sono stati sviluppati pellets di ortosilicato di litio dopato mediante compressione meccanica. Al fine di incrementarne le prestazioni, sono stati studiati diversi leganti che conferissero al pellet particolari caratteristiche (porosità e consistenza) utili per la loro applicazione.


Among the various solid sorbents for CO2 capture at high temperature, one of the most promising is lithium orthosilicate (Li4SiO4) which shows high sorption capacity, low regeneration temperature (<750°C) and excellent cyclic stability. For use in case of low CO2 concentration, nearer to industrial reality, kinetic limitations are still the main obstacle for application of Li4SiO4. For this reason, various doping methods have been proposed to improve the Li4SiO4reactivity, consisting on addition of different alkali carbonates acting as promoters since such carbonates forms eutectic mixtures with product, that melt at high temperatures.
In this work have been investigated various promoted Li4SiO4- based sorbents to select the one with the best performance as sorption capacity and cyclic stability. They have been prepared adding variuos amount of alkali carbonate powders, binary and ternary eutectic carbonate mixture.
Moreover, for industrial application, pellets of Li4SiO4-based sorbents were developed using a mechanical method. To improve pellets' performance, various fillers have been used to ensure good hardness and a porous structure to the pellets.