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Nei prossimi 50 anni è previsto che l’idrogeno assuma un ruolo sempre più importante nel campo della produzione di energia elettrica.
Attualmente la ricerca punta sullo sviluppo di processi in grado di assicurare la produzione di grandi quantità di idrogeno a costi limitati. La gassificazione è riconosciuta come una tecnologia capace di soddisfare queste esigenze con un basso impatto ambientale.
Attraverso la gassificazione è possibile convertire un combustibile solido o liquido in un gas di sintesi ricco di idrogeno, CO e CO2. Gli impianti di gassificazione possono essere dotati di sistemi per abbattere gli inquinanti contenuti nel gas di sintesi, convertire il CO in idrogeno, attraverso reazioni di Water Gas Shift, e separare l’idrogeno dalla CO2.
In questo modo la CO2 può essere sequestrata, ottemperando alle future limitazioni imposte sulle emissioni dei gas serra in atmosfera.
I benefici ambientali apportati dalla gassificazione diventano quindi di fondamentale interesse nella conversione degli impianti che sfruttano la combustione diretta del carbone. Inoltre gli impianti di gassificazione possono essere alimentati con la biomassa per un ciclo di vita del processo completamente chiuso.
In questa tesi è stato costruito un modello di un impianto di gassificazione del carbone per la produzione di idrogeno. La modellazione è stata effettuata attraverso il simulatore di processo Aspen HYSYS, capace di implementare dei modelli personalizzati sottoforma di estensioni. In particolare sono stati costruiti dei modelli di calcolo capaci di simulare appropriatamente la devolatilizzazione del carbone, le cinetiche di gassificazione e la separazione dell’idrogeno dalla CO2 attraverso membrane polimeriche.
Il modello è stato sottoposto ad analisi di sensibilità parametrica, per individuare le variabili di processo più significative e valutare la loro incidenza sulle performance dell’impianto.
Infine è stata condotta un’analisi di ottimizzazione su alcuni rendimenti energetici definiti per l’impianto.