Valutazione tecnica dei processi di liquefazione idrotermale e gassificazione supercritica per la valorizzazione di biomasse = Technical evaluation of hydrothermal liquefaction and supercritical gasification processes for biomass enhancement

Valutazione tecnica dei processi di liquefazione idrotermale e gassificazione supercritica per la valorizzazione di biomasse. I cambiamenti climatici e l’esaurimento dei combustibili fossili hanno portato l’uomo a studiare processi alternativi in grado di sfruttare le risorse rinnovabili. Tra di essi sono state sviluppate diverse ricerche riguardanti i processi di liquefazione idrotermale (HTL) e di gassificazione con acqua supercritica (SCWG) per lo sfruttamento di biomasse ad elevato contenuto di umidità. La seguente tesi si pone all’interno di questo contesto con l’intenzione di studiare la fattibilità tecnica della produzione di biometano tramite l’integrazione del processo di HTL e di SCWG catalitico. Spirulina, Miscanthus e i fanghi primari di depurazione sono le tre biomasse di partenza perché considerate difficili da sfruttare nei classici processi chimici di gassificazione a causa del loro elevato tasso di umidità. L’obiettivo finale è il confronto dei risultati del seguente processo con quelli ottenuti dalla produzione di bio-carburanti per autotrazione dal processo di HTL e di upgrading, il quale non ha ancora applicazioni pratiche a livello industriale a causa dei costi elevati e dell’inefficienza del processo complessivo. Sulla base dei dati presenti nella letteratura scientifica e per mezzo del software Aspen Plus 10 è stato simulato l’intero processo costituito dalla sezione di HTL, SCWG e dalla purificazione del biogas in biometano. Le principali apparecchiature di processo come i reattori di HTL e SCWG sono state dimensionate e analizzate nella loro complessità, valutandone le problematiche impiantistiche e le difficoltà di gestione delle fasi prodotte (gassosa, oleosa, acquosa e solida). Riguardo alla sezione di purificazione del biogas sono state studiate diverse alternative per ottenere un biometano con specifiche di vendita a livello locale. Si è poi passati all’analisi e all’integrazione energetica del processo mediante Aspen Energy Analyzer così da ottimizzare le utilities calde e fredde e le spese energetiche. Successivamente sono state calcolate le efficienze di trasformazione del carbonio dalla biomassa al biometano, le efficienze globali del processo e quelle termiche con e senza la considerazione dell’integrazione energetica. Analizzando questi risultati sono state tratte delle conclusioni riguardo la fattibilità tecnica dell’intero processo e il confronto col solo processo di HTL per la produzione di carburanti.