RELAZIONE TECNICA SULL'ANDAMENTO DEL PROGETTO NAUSICA- Annualità 2-OR2

L’OR2 è composto dai seguenti 3 WP: WP2.1 – Produzione di combustibili low carbon da reflui/scarti; WP2.2 – Propulsori termici dual fuel; WP2.3 – Abbattimento delle emissioni efficiente. Nel WP 2.1, il CNR-ITAE, ha effettuato test di conversione in gas di sintesi dei materiali di scarto, selezionati e caratterizzati nel corso del primo anno di attività. In particolare, in una prima fase sperimentale sono stati condotti test preliminari di conversione di materiale lignocellulosico al fine di verificare gli eventuali limiti operativi del processo in riferimento all’apparato sperimentale allestito presso i laboratori, nonché di definire la “finestra” sperimentale ottimale per lo studio della conversione dei materiali di scarto selezionati. Successivamente, sono state condotte misure di gassificazione su tutti i campioni selezionati per la valutazione sperimentale della conversione dei rifiuti prodotti a bordo di una nave di grandi dimensioni. Nel corso delle misure sperimentali sono state riscontrate alcune criticità del sistema di alimentazione del reattore di gassificazione. Nello specifico, l’alimentazione di materiali con ridotta durezza (carta e cartone), ha comportato la variazione della portata di ingresso a causa dello schiacciamento del materiale da parte della coclea di alimentazione costruita in acciaio. Ciò ha determinato la necessità di ripetere le misure sperimentali al fine di ottenere dei valori costanti di portata in ingresso del materiale da gassificare e dei dati di output in termini di gas di sintesi riproducibili. (Att. 2.1.1). Le attività svolte dall’UNIME nel secondo anno riguardano lo sviluppo di ulteriori modelli di simulazione in cui sono stati variati i parametri di processo, tramite l’utilizzo del software di simulazione AVEVA PRO/II. I modelli realizzati sono stati successivamente validati sperimentalmente dai partener del progetto. Inizialmente è stato aggiunto vapore come agente gassificante in aggiunta all’aria. Sono stati impiegati diversi rapporti steam to biomass (S/B) e diverse temperature di approccio, una volta fissata la temperatura di processo (870°C) e il rapporto di equivalenza (ER = 0.3). La prima parte di tale lavoro di modellazione e validazione è stata sviluppata considerando il legno come unica biomassa da gassificare, utilizzando diverse temperature di approccio per l’ottimizzazione del modello termodinamico. Successivamente, si è proceduto a realizzare i modelli di simulazione per gli altri combustibili presi in considerazione in questo progetto (carta e cartone) (Att. 2.1.1). Sempre il CNR-ITAE ha proseguito l’Att. 2.1.2 per il trattamento dei rifiuti in fase supercritica. Sono sono stati sviluppati diversi sistemi catalitici solidi, sia a base di metalli nobili (come Ru o Ir) che a base di metalli non nobili (sistemi supportati a base di Ni). Dopo aver individuato le migliori condizioni operative per la gassificazione di acetone in condizioni di acqua supercritica, i vari sistemi investigati hanno evidenziato peculiari profili di attività-selettività nelle condizioni di processo, in attesa di una razionalizzazione del comportamento catalitico sulla base di una composizione analitica differente. Nell’Att. 2.1.3 ha concluso la sub-attività “Test di validazione della tecnologia con catalizzatore specifico”, ed ha avviato le fasi di sperimentazione riguardanti la “Definizione e progettazione del layout di processo”, per la conversione degli oli esausti (UCO) a carburanti per il motore dual-ful e per la conversione a carburanti LC di syngas prodotto a bordo dalla gassificazione dei rifiuti secchi della nave. Il CNR-ISMN nel corso dell’anno, nell’ambito dell’Att. 2.1.4 ha preparato e caratterizzato una serie di campioni di catalizzatore, già identificati nella precedente attività, sottoponendoli quindi al test catalitico nel micro-impianto di laboratori, per valutarne l’effettiva attività ed il comportamento catalitico. Nel WP 2.2, il CNR-STEMS ha concluso l’Att.2.2.2 ed ha proseguito le Att. 2.2.4 e Att. 2.2.5. In particolare, le Att 2.2.2 e 2.2.4 sono riferite alla caratterizzazione e alla ricerca delle migliori condizioni operative del prototipo monocilindrico diesel (FD) di grande alesaggio per applicazioni marine, modificato per funzionamento in dual fuel (DF) gasolio-gas naturale, con 80% di GN su base energetica. Nell’Att 2.2.5 l’interesse è stato verso un sistema SCR per l’abbattimento degli NOx allo scarico. L’IFN, nel corso del II anno ha concluso l’Att. 2.2.3 relativa alla progettazione, sviluppo, realizzazione e test di componenti. Nel WP 2.3, il CNR-ISMN, nell’ambito dell’Att. 2.3.1, si è occupato della messa a punto di una metodica di sintesi per la preparazione di un catalizzatore per SCR con ammoniaca. Inoltre, ha sviluppato ed ottimizzato una metodica di deposizione delle polveri catalitiche mediante dip coating su monoliti di cordierite di piccola taglia ed ha eseguito dei test catalitici a differenti valori di GHSV (Gas Hourly Space Velocity). Infine, l’ultimo periodo del 2° anno è stato dedicato alla sostituzione della fase attiva, ossido di vanadio, componente notoriamente tossico, con ossido di cerio avente un minore impatto ambientale. L’attività scientifica svolta da UNIME nel secondo anno ha riguardato lo studio delle proprietà redox dei diversi catalizzatori MnCeOx mediante misure di riduzione a temperatura programmata in idrogeno (H2-TPR) e monossido di carbonio (CO-TPR). Inoltre, sono stati condotti test catalitici di ossidazione del monossido di carbonio (CO), del metanolo (CH3OH) e del metano (CH4) quali composti volatili nocivi rappresentativi di diverse tipologie di VOC’s (Att. 2.3.1-2.3.2)