RELAZIONE TECNICA SULL'ANDAMENTO DEL PROGETTO NAUSICA- Annualità 3-OR2 (R.I. 08/24)

L’OR2 si suddivide in tre WP, ovvero: WP2.1 – Produzione di combustibili low carbon da reflui/scarti; WP2.2 – Propulsori termici dual fuel; WP2.3 – Abbattimento delle emissioni efficiente. Nel corso del terzo anno, nell’ambito dei tre WP di cui si compone l’OR2, le attività di ricerca sono proseguite, in linea con il cronoprogramma, svolgendo in totale 8 Attività e concludendone complessivamente 5 come riportato in tabell. In dettaglio, le attività svolte possono essere così riassunte: Nel WP 2.1, il CNR-ITAE, ha proseguito le attività sperimentali in linea con il cronoprogramma, concludendo tutte le linee di sub-attività previste e che riguardano l’ “Ottimizzazione della taglia del gassificatore” e l’ “Elaborazioni dei campioni in impianto di laboratorio ed elaborazione dati”. In particolare, la possibilità di produrre gas di sintesi a bordo nave, utilizzando i rifiuti prodotti in maggior quantità, quali legno, carta e cartone, è stata ulteriormente investigata, eseguendo test di gassificazione di miscele ternarie dei tre rifiuti e variando il rapporto S/B. Inoltre, viste le proprietà del feedstock, particolare attenzione è stata posta al sistema di alimentazione della biomassa al reattore. A tal fine, il sistema di alimentazione dell’impianto sperimentale, costituito da una coclea “a punta di trapano”, è stato sostituito con una coclea con un passo maggiore. Sono state effettuate prove di gassificazione dei singoli rifiuti, allo scopo di tarare il sistema di alimentazione, ed, infine, sono state condotte prove di durata per validare la funzionalità del sistema nel tempo. (Att. 2.1.1). Le attività svolte dall’UNIME nel terzo anno riguardano lo sviluppo e la modellazione del sistema integrato di gassificazione e cogenerazione di energia elettrica e termica, impiegando il software di simulazione di processo AVEVA PRO/II Simulation. Una volta completato il modello, è stato definito il layout di processo operante on-board. (Att. 2.1.1). Sempre il CNR-ITAE ha completato l’Att. 2.1.2 come previsto dal capitolato tecnico, senza alcuno scostamento rilevante rispetto al cronoprogramma. In particolare, è stato valutato il comportamento catalitico di diversi sistemi, sia a base di metalli nobili (come Ru o Ir) che a base di metalli non nobili (sistemi supportati a base di Ni), nella reazione di SCWG di acetone. La fase finale dell’attività è stata poi completata valutando la performance di sistemi catalitici strutturati nel set-up precedentemente sviluppato in presenza di un bio-olio diluito. Nel terzo anno il CNR-ITAE ha continuato l’Att. 2.1.3 in linea con il cronoprogramma, proseguendo quanto previsto dalla sotto-attività “Definizione e progettazione del layout di processo”. In particolare, l’attività ha riguardato: In particolare, l’attività sperimentale ha riguardato: i) definizione del layout processuale per la produzione di combustibili low-carbon a partire da oli vegetali esausti (UCO) prodotti a bordo nave; ii) selezione e caratterizzazione di una tipologia di olio da cucina esausto (UCO_2) da impiegare nei test catalitici; iii) studio catalitico preliminare per stabilire pe condizioni operative e la procedura di attivazione del catalizzatore e iv) sintesi e valutazione del comportamento catalitico di un sistema a base di Nichel e Molibdeno (5% Mo) supportato su allumina. Il CNR-ISMN nel corso dell’anno, nell’ambito dell’Att. 2.1.4 ha: i) valutato le prestazioni dei campioni NiCe (cp), NiCaAl (exHT) e LaNi08Co02O3, precedentemente sintetizzati e caratterizzati, nella reazione di Chemical Looping (CL) con CO2; ii) Sintetizzato e caratterizzato una nuova serie di catalizzatori a base di Nickel e Rutenio supportati su ossidi basici (LaMnO3) e iii) Valutato le prestazioni dei nuovi sistemi inizialmente nella reazione con il solo metano e successivamente nel chemical looping con CO2. Con riferimento alle attività svolte da STEMS nel terzo anno del progetto NAUSICA, relative al - WP2.2 - Att 2.2.4 (Test e ottimizzazione del sistema con sperimentazione su motore prototipo monocilindrico – Parte 3. Test al banco nel funzionamento in DF con alimentazione fasata e Parte 4. Analisi dei test al banco nel funzionamento in DF con alimentazione fasata), sono stati raggiunti gli obiettivi prefissati, rispettando le scadenze del progetto, mentre per l’Att 2.2.5 (Studio di strategie di controllo della formazione degli NOx e di particolato mediante lo sviluppo di catalizzatori) è stata chiesta una proroga di 6 mesi, risultati sufficienti per concludere i lavori, secondo le previsioni. Per le Att 2.2.4 è stato completato l’impianto di alimentazione con iniezione fasata. I test sono stati eseguiti nelle condizioni migliori individuate nelle precedenti attività e variando la pressione di sovralimentazione dal valore ottimale di 1.5 bar a 2 bar, per valutare anche il comportamento al crescere dell’indice d’aria. È stato effettuato il confronto sia con FD che con DF con alimentazione in continuo. Per una più chiara comprensione dei valori di THC misurati al variare della fasatura di iniezione, è stato sviluppato un modello, che tiene conto delle geometrie del condotto di aspirazione e del tempo di percorrenza del gas e dell’aria al suo interno, oltre che delle condizioni operative del motore. Data la complessità del tipo di combustione DF, i dati sono stai analizzati mediante trade-off tra diversi parametri di interesse. Inoltre, ricorrendo all’ausilio di una rete neurale sviluppata per lo scopo, sono state ottenute indicazioni circa l’influenza della temperatura ambiente sui consumi di combustibile. In merito all’Att 2.2.5, riferita allo sviluppo di un catalizzatore SCR per l’abbattimento degli NOx allo scarico del prototipo navale monocilindrico, con il superamento di alcuni problemi tecnici, è stato completato l’apparato sperimentale e svolta l’attività prevista. È stata fatta la valutazione dell’efficienza di conversione in modalità FD e DF con iniezione fasata, in condizioni stazionarie di giri e carico a diverse temperature dei gas di scarico. Il CNR-ISMN, ha proseguito nel corso del Terzo Anno le attività previste nel WP 2.3 “Abbattimento delle emissioni efficiente”, proseguendo la linea di attività Att. 2.3.1 “Sintesi, caratterizzazione di catalizzatori monolitici e test preliminari di laboratorio” e completando quanto previsto per la linea di attività Att. 2.3.2. “Definizione di un sistema di trattamento delle emissioni” in collaborazione con l’UNIME. In particolare, dopo aver completato lo studio sui monoliti di piccole dimensioni a base di ossidi di Vanadio, Tungsteno, cerio e titanio, simulandone l’invecchiamento idrotermale, ha sintetizzato nuove formulazioni catalitiche a base di ossidi di W, Ti e Ce con aggiunta di Nb2O5 quale promotore, e ne ha valutato le prestazioni catalitiche nel processo di Selective Catalytic Reduction (SCR) dell’NO con ammoniaca. L’attività scientifica svolta da UNIME nel terzo anno, nell’ambito del WP 2.3, si è conclusa al 30/09/2023 con la valutazione del comportamento catalitico dei diversi catalizzatori MnCeOx preparati nel corso del progetto nella reazione di ossidazione catalitica della formaldeide. Tale attività completa lo studio avviato nel corso del secondo anno e riguardante la conduzione di test catalitici di ossidazione totale su diversi composti volatili nocivi rappresentativi di diverse tipologie di VOC’s, quali il monossido di carbonio (CO), il metanolo (CH3OH) ed il metano (CH4) ed, infine, la formaldeide (HCHO). (Att. 2.3.1-2.3.2).