Progettazione e sviluppo di un banco sperimentale per la rimozione di acido cloridrico e solfidrico da product gas derivante dalla gassificazione di combustibili lignocellulosici = Design and development of a laboratory skid for the removal of hydrochloric acid and hydrogen sulfide from wood pellets gasification product gas

Nel 2021, il consumo energetico del settore domestico ha rappresentato quasi il 30% del totale europeo ed è stato alimentato per oltre il 40% da fonti non rinnovabili. Una forte decarbonizzazione di questo settore è necessaria e attualmente in sviluppo mediante l’impiego di tecnologie Micro-CHP, ovvero impianti di cogenerazione in scala micro (< 10 kW_el), adatti a sostenere il consumo termico ed elettrico di intere case o piccoli condomini. Il progetto Micro-Bio-CHP si pone come obiettivo lo sviluppo di una tecnologia innovativa di Micro-CHP basata sulla gassificazione di biomassa (pellet legnoso) in un reattore updraft, seguito da un sistema di pulizia del gas prodotto e una cella a combustibile a ossido solido (SOFC), un pannello fotovoltaico e un sistema di stoccaggio adatto e all’avanguardia. Questo sistema riuscirebbe a soddisfare la domanda termica ed elettrica di intere abitazioni con un’emissione di CO, CO2 e VOC virtualmente nulla. L’azienda HYSYTECH Srl, nota al Politecnico di Torino per le numerose collaborazioni in progetti di ricerca, ha il ruolo di sviluppare il sistema di pulizia del gas prodotto dalla gassificazione, ovvero sviluppare un duplice filtro per l’adsorbimento di acido cloridrico e solfidrico e di costruite un banco sperimentale attraverso il quale poter testare le condizioni operative ottimali e le performance dei due adsorbenti commerciali utilizzati, il primo a base di K2CO3 e il secondo composto interamente da ZnO. Si prevede una corrente in ingresso avente una concentrazione di HCl e H2S pari, rispettivamente, a 11 ppmv e 17 ppmv. Il filtro deve essere in grado di garantire per entrambi una concentrazione in uscita inferiore a 1 ppmv e una durata operativa superiore alle 3000 ore. Il lavoro di questa tesi si pone come obiettivo la progettazione e lo sviluppo del banco sperimentale sopracitato, ripercorrendo tutto quello che concerne l’ingegneria di dettaglio. Sono state dimensionate le apparecchiature e le tubazioni presenti, prodotti tutti i documenti e gli schemi di processo ed è stato sviluppato un modello MATLAB basato sullo Shrinking Core Model che prevedesse il comportamento del filtro e il profilo della curva di breakthrough dei due gas da rimuovere, in funzione di parametri operativi quali: l’altezza attiva di materiale adsorbente, la portata volumetrica in ingresso e la temperatura. Attualmente le simulazioni prevedono il funzionamento del filtro per oltre 3000 ore e che il filtro in scala di laboratorio (considerando un’altezza del letto pari a 10 cm) sia in grado di lavorare per oltre 80 ore. Una volta terminata la costruzione del banco, saranno effettuate le prove sperimentali e verrà utilizzata la diffusività come parametro di fitting per poter predire il comportamento del filtro a grandezza reale.