Performance Testing of a Moving-Bed Gasifier Using Coal, Biomass, and Waste Plastic Blends to Generate White Hydrogen

L’obiettivo del lavoro proposto dall’Electric Power Research Institute, Inc. (EPRI)con i collaboratori HMI e Sotacarbo S.p.A. è di qualificare un mix di carbone, biomassa e miscele di rifiuti di plastica in un gassificatore a letto mobile.

La necessità di idrogeno sta crescendo mentre il mondo si muove verso un futuro a basse emissioni di carbonio. L’idrogeno fornisce uno stoccaggio di energia a lungo termine per la stabilità della rete in un mercato energetico dominato dal solare e dall’eolico e può essere utilizzato per decarbonizzare altri settori. Tuttavia, la produzione di idrogeno è costosa e oggi è in gran parte prodotta da combustibili fossili. Lo sviluppo di tecnologie in grado di fornire idrogeno a basse emissioni di carbonio a prezzi competitivi è un obiettivo importante. Una tecnologia promettente per generare idrogeno a basso costo che produce carbonio netto negativo è quella di gassificare una miscela di carbone, biomassa e rifiuti di plastica con la cattura di CO2 per produrre il cosiddetto idrogeno “bianco”. In questo modo, le regioni con sicurezza energetica derivante dal carbone autoctono, potenziale di biomassa e crescente disponibilità di rifiuti possono utilizzare un sistema su misura per la futura economia dell’idrogeno, fornendo un prodotto interessante per l’uso energetico e affrontando obiettivi a basse emissioni di carbonio.
Per raggiungere questo obiettivo è necessario un sistema di gassificazione sufficientemente flessibile da poter co-gassificare una gamma di miscele diverse. Tuttavia, una sfida nell’attuazione di questa strategia è che la biomassa disponibile e i materiali di scarto variano in quantità e contenuto di calore, quindi devono essere integrati da co-alimentazioni coerenti e ad alto potere calorifico. Il carbone è un eccellente candidato per essere il combustibile predominante data la sua ampia disponibilità, l’alto contenuto di calore e il basso costo, mescolato con quantità adeguate di biomassa e rifiuti (plastiche con potere calorifico più elevato) per ottenere emissioni nette di carbonio negative. Il gassificatore proposto è il gassificatore a letto mobile di Hamilton Maurer International, Inc. (HMI), che si è dimostrato in grado di gassificare quasi tutti i tipi di carbone. Ha inoltre dimostrato la capacità, in lavori di test preliminari, di gassificare i trucioli di legno. Tuttavia, le miscele di questi combustibili con i rifiuti plastici non sono state preparate e gassificate insieme.
L’obiettivo del lavoro proposto dall’Electric Power Research Institute, Inc. (EPRI), che opera in qualità di primario con George Booras come ricercatore principale, con i collaboratori HMI e Sotacarbo S.p.A. (Sotacarbo), è quello di qualificare carbone, biomassa e miscele di rifiuti di plastica basate su test prestazionali di ricette di pellet selezionate in un gassificatore a letto mobile con corrente ascensionale su scala di laboratorio. I test fornirebbero dati rilevanti per far avanzare la progettazione su scala commerciale del gassificatore a letto mobile per poter utilizzare con successo queste materie prime per produrre idrogeno. In particolare, l’attenzione sarà focalizzata sugli effetti dei rifiuti plastici sullo sviluppo delle materie prime (ovvero miscelazione e pellettizzazione) e sui prodotti risultanti (ovvero composizioni di gas di sintesi, produzione di condensato organico e caratteristiche delle ceneri). I compiti tecnici per il progetto proposto sono:
• Approvvigionamento e preparazione dei mangimi: verranno preparate nove diverse materie prime da diverse composizioni di carbone, biomassa di trucioli di legno e plastica di scarto delle automobili. I pellet combustibili saranno prodotti da California Pellet Mill e spediti all’impianto di prova di Sotacarbo in Italia.
• Sviluppo del piano di test: creazione di un piano di test per definire le esecuzioni di test da eseguire. Il piano di test dettaglierà i diversi test da eseguire, la strumentazione da utilizzare, i campioni estrattivi da prelevare, le relative cifre di merito e il modo in cui dovrebbero essere calcolate.
• Test del gassificatore: i test verranno eseguiti nel gassificatore su scala di laboratorio di Sotacarbo utilizzando nove diverse materie prime combustibili generate da diverse miscele di carbone, biomassa e rifiuti di plastica. I test forniranno informazioni sull'efficienza/prestazioni della reazione di gassificazione, fornendo dati rilevanti per i modelli utilizzati per ampliare la progettazione del gassificatore. Questo compito includerà anche il lavoro per rimontare il gassificatore a Sotacarbo ed eseguire un funzionamento di base del carbone al 100%.
• Analisi e Reporting dei dati: Revisione dei dati, determinazione delle figure di merito e interpretazione dei risultati da rendicontare. I risultati verranno utilizzati per specificare la gamma di miscele di materie prime che possono essere gassificate con successo e per quantificare i risultati del gassificatore in base a miscele specifiche.
I vantaggi del progetto proposto sono significativi. Fornire dati per un gassificatore consolidato contribuirà ad accelerare la sua progettazione aggiornata per essere in grado di accogliere materie prime composte da carbone, biomassa e rifiuti di plastica, portando a una prima commercializzazione di un sistema di generazione di idrogeno bianco a basso costo.

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06/11/2024, 12:03