Misurazione dell'umidità nella cattura e nell'utilizzo del carbonio

Come garantire la qualità del gas di anidride carbonica e l'efficienza dei processi

Negli ultimi anni è cresciuto l'interesse per la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS) come potenziale strumento nella lotta ai cambiamenti climatici.  Il processo funziona come segue: 

1. L'anidride carbonica (CO2) viene estratta dalla produzione di energia e dai processi industriali.

2. Il gas viene compresso prima di essere iniettato nuovamente in giacimenti sotterranei di petrolio e gas dismessi.

3. La quantità di CO2 che entra nell'atmosfera può quindi essere ridotta.

La CCS è già ampiamente utilizzata come mezzo per estrarre le ultime riserve di petrolio e gas commercialmente valide dai giacimenti esauriti.  Poiché i combustibili fossili vengono rapidamente sostituiti da fonti di energia rinnovabili, l'attenzione si concentra ora sull'avvio di progetti CCS il più rapidamente possibile.   

Secondo l'Autorità Internazionale per l'Energia, esiste una capacità di stoccaggio sotterraneo di CO₂ compresa tra 8.000 e 55.000 Gt, che, utilizzata insieme ad altre tecnologie di riduzione delle emissioni di carbonio, sarà sufficiente a consentirci di raggiungere gli obiettivi globali di zero emissioni.

I due aspetti della cattura del carbonio

La CCS è solo una parte della storia.  Altrettanto importante - e forse di maggior valore commerciale - è la cattura e l'utilizzo del carbonio (CCU).  Questa tecnica prevede l'estrazione di CO₂, alla fonte, da centrali elettriche a carbone o a gas, fabbriche chimiche, di cemento o di acciaio, o impianti di energia da biomassa.  Una volta che la CO2 è stata trattata per produrre gas della qualità corretta, può essere utilizzata come materia prima per una serie di prodotti, tra cui:

materiali da costruzione

fertilizzanti

plastica

carburanti

fluidi industriali

In molte applicazioni, tuttavia, il processo di estrazione, purificazione e riutilizzo della CO2 utilizza quantità considerevoli di energia, rendendo l'uso di fonti rinnovabili un aspetto chiave di un processo CCU redditizio.  In altre aree, in particolare nella produzione di materiali da costruzione, dove la CO2 è combinata con minerali ricchi di calcio per creare carbonato di calcio da utilizzare come aggregato o nella produzione di cemento, gran parte del processo è esotermico, con livelli relativamente bassi di energia esterna richiesta.  

Un'altra considerazione è che molti dei prodotti fabbricati con la CO2 recuperata finiranno per rilasciare il gas nell'atmosfera alla fine del loro ciclo di vita, quando si decompongono o vengono bruciati.  Idealmente, il gas viene recuperato e trattato nuovamente per creare un ciclo chiuso.  Nella pratica, ovviamente, ciò potrebbe non accadere, per cui questo fattore deve essere preso in considerazione quando si valuta il valore di un progetto CCU.  Al contrario, prodotti come il cemento e le plastiche carbonate, o gli additivi al carbonio per nanotubi e grafene, possono non rilasciare CO2 se la convertono in un'altra sostanza chimica durante la produzione.   

La qualità del gas è fondamentale per il successo dell'implementazione delle CCU

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La CCU mostra un notevole potenziale; tuttavia, il successo dipende dall'efficienza con cui la CO2 può essere estratta e trattata per produrre gas della qualità appropriata per l'uso come materia prima.   Idealmente, la CO2 dovrebbe essere catturata e utilizzata all'interno dello stesso impianto.  In molti casi, tuttavia, questo non sarà possibile, poiché il gas dovrà essere compresso e trasportato attraverso una rete di distribuzione di gasdotti. 

Inevitabilmente, la CO2 catturata dalla produzione di energia o dai processi industriali contiene impurità.  Queste devono essere rimosse, ridotte in concentrazione o trattate in altro modo prima che il gas possa essere utilizzato.  Inoltre, il processo di distribuzione può introdurre contaminanti, ad esempio attraverso le perdite delle tubature.  Il trattamento del gas sarà quindi necessario sia nella fase di estrazione e compressione iniziale sia nel punto di utilizzo.  

La natura e la concentrazione delle impurità varia da processo a processo e può includere zolfo, azoto e ossigeno, oltre a sostanze chimiche che possono essere trasportate dai sistemi utilizzati per separare la CO2 dalla combustione o dai gas industriali.  Comune a tutti sarà la necessità di rimuovere l'umidità raffreddando e disidratando la CO2.  

Misura e rimozione dell'umidità

La presenza di umidità in forma liquida o di vapore nella CO2 può creare una serie di problemi di qualità, efficienza e sicurezza.  Il problema più evidente è la corrosione delle superfici delle tubazioni in acciaio e delle apparecchiature di distribuzione, con il rischio associato di perdite e danni ai compressori utilizzati per pressurizzare il gas.  Altri problemi includono il rischio di una reazione tra il vapore acqueo e la CO2, o altre impurità come l'idrogeno solforato, per formare acidi aggressivi come l'acido solfidrico carbonico; anche in questo caso, questi attaccheranno e degraderanno le superfici metalliche e le guarnizioni in gomma o plastica delle tubature e di altre apparecchiature.  

Il monitoraggio della presenza di umidità richiede strumenti di rilevamento e analisi specializzati.  Questi devono essere estremamente affidabili, precisi e in grado di fornire letture costanti nel tempo.  Questi strumenti devono inoltre essere conformi agli standard di qualità e sicurezza appropriati e devono essere supportati da un produttore che abbia l'esperienza e la conoscenza della misurazione dell'umidità in applicazioni di processo industriale complesse.  

Due strumenti che soddisfano questi criteri sono i nostri QMA601 e QMA401 analizzatori di umidità a cristalli di quarzo, che offrono una risposta rapida alle variazioni di umidità di processo, con funzioni integrate e automatiche per garantire un'accuratezza a lungo termine e una calibrazione originale di fabbrica tracciabile secondo gli standard nazionali. Come ci si aspetta da uno dei principali produttori di sensori e strumentazione del mondo, questi analizzatori di umidità sono supportati da un Range completo di servizi di assistenza tecnica.  

Con 50 anni di esperienza nello sviluppo di strumenti di precisione innovativi, siamo gli esperti nelle misure di umidità per tutte le applicazioni di cattura e stoccaggio del carbonio. Se desiderate discutere le vostre esigenze, vi invitiamo a contattare il nostro team oggi stesso.   

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