Analisi sperimentale delle performance di materiali commerciali per la purificazione del biogas = Experimental analysis about the performances of commercial materials for biogas purification

Gli argomenti trattati in questo elaborato si posizionano all’interno del progetto europeo Waste 2 Watts (W2W), il cui obiettivo consiste nello sviluppare un sistema di purificazione del biogas per poterlo utilizzare nello sviluppo di energia tramite celle combustibili. W2W punta ad impianti di piccola dimensione, alimentati per esempio dalla digestione anaerobica di rifiuti zootecnici, per cui è necessario riuscire a mantenere bassi i costi e avere una semplice realizzazione. In questo panorama, il Politecnico di Torino, l’istituto ENEA e l’istituto PSI sono stati chiamati a testare e verificare dei materiali per la rimozione degli inquinanti presenti nel biogas, principalmente H2S, CH4S e COS, in modo da poterlo utilizzare come combustibile. La scelta iniziale dei materiali è stata effettuata tra quelli già prodotti e utilizzati per la rimozione di gas contenenti zolfo. Il lavoro svolto dal Politecnico di Torino si concentra sulla rimozione dell’H2S da un flusso gassoso che simula la composizione del biogas, principalmente metano e anidride carbonica. Sperimentando i vari materiali selezionati con differenti composizioni del flusso gassoso si è ricercata la combinazione più efficiente nella rimozione dell’inquinante. L’effetto dell’ossigeno e del vapore acqueo all’interno del flusso sono stati studiati nel dettaglio in quanto normalmente presenti nel biogas e in quanto membri attivi nella purificazione. In questo elaborato verranno riportati e approfonditi solo i risultati riguardanti i due materiali più performanti tra quelli testati, ovvero il Norit RGM 3 e il SulfaTrap R7H. Di questi due materiali vengono riportate anche le analisi composizionali svolte dal Politecnico di Torino e dall’Istituto ENEA per una maggiore comprensione del loro funzionamento. È presentato inoltre un riassunto della letteratura esistente su questo argomento che ha due scopi: spiegare il funzionamento dei materiali testati e motivare la scelta dei parametri di processo selezionati. Inoltre verranno confrontati i valori della letteratura coi nostri risultati delle analisi BET, delle capacità di adsorbimento a saturazione e a breakthrough che rappresentano i risultati più rilevanti in questa applicazione, verificando così l’attendibilità dei nostri risultati e l’efficienza dei materiali selezionati. Una volta svolto il confronto con la letteratura verrà selezionato il materiale più performante nella rimozione dell’ H2S che dovrà successivamente essere testato anche per la rimozione degli altri inquinanti in quanto la speranza è quella di trovare un unico materiale in grado di rimuovere tutte le sostanze a base zolfo. Inoltre anche il costo del materiale stesso e le condizioni in cui funziona, in modo da non aver bisogno di pretrattamenti, dovranno essere ottimali per soddisfare tutte le richieste del progetto W2W. Il Norit RGM 3, come vedremo, si presenterà come il migliore candidato sia per l’elevata capacità di rimozione dell’ H2S, fino al 18,53% riferito ai grammi di H2S rimossi rispetto ai grammi di materiale adsorbente utilizzato, sia per la sua capacità di dare il massimo delle prestazioni in ambiente umido e aerobico, ovvero così come arriva il biogas. Esso è anche coerente con la letteratura presente, anche se con rendimenti più elevati, e possiede la maggior area superficiale specifica.