Phd in ENERGY AND ENVIRONMENT

Thesis title: Produzione syngas ad alto contenuto di H2 tramite gassificazione di biomassa proveniente da trattamenti di biorimedio fitoassistito

L’attività di ricerca descritta nasce dall’esigenza di tutelare il territorio e di reperire fonti di energia alternative sostenibili. La gassificazione è una tecnica di conversione energetica termochimica della biomassa che permette di ottenere un gas di sintesi, detto appunto syngas, che può essere stoccato o direttamente impiegato come combustibile. Il principale svantaggio nell’utilizzo di questa tecnologia risiede nel fatto che la produzione e l’utilizzo del syngas richiedono che si adottino misure di monitoraggio affinché il biofuel prodotto abbia gli standard qualitativi necessari per l’impiego come combustibile. È necessario, perciò, utilizzare sistemi di abbattimento e purificazione per ridurre inquinanti e contaminanti che solitamente si generano ed accompagnano al syngas nel processo di gassificazione della biomassa (tar, metalli pesanti, ceneri volatili, ecc.). D’altro canto, il poter ottenere un biofuel da un prodotto di scarto, come la biomassa residuale, rappresenta un indiscusso vantaggio per ridurre l’impatto ambientale, nonché un processo virtuoso in un’ottica di sviluppo di strategie agroindustriali volte alla circular economy. Sulla base di ciò, l’attività di ricerca condotta ha sfruttato il processo di gassificazione, ottimizzandolo, per poter produrre syngas da biomasse residuali di scarto provenienti da terreni contaminanti e in via di bonifica attraverso strategie di biorimedio fitoassistito (o Plant-Assisted BioRemediation, PABR). Tra le varie tecniche di bonifica, il PABR è un'eccellente strategia verde per il recupero dei terreni contaminati. Esso si basa infatti sulla coltivazione di piante che in fase di crescita agiscono in sinergia con i microrganismi presenti nel suolo, promuovendo il sequestro degli inquinanti dal terreno (Metalli pesanti, PCB, ecc.) che vengono letteralmente assorbiti dall’apparato radicale delle colture. Le potature di tali piante sono però considerate, da un punto di vista normativo, prodotti contaminati e quindi il loro smaltimento è una tematica di notevole interesse scientifico. L’obbiettivo del lavoro proposto è stato quello di sfruttare il processo di gassificazione, per il trattamento di potature PABR, col fine di dimostrare che la tecnica proposta produce un syngas comparabile a quello ottenuto con biomasse tradizionali, poiché l’eccesso di contaminanti ed inquinanti presenti viene naturalmente concentrato nelle ceneri residuali durante il processo di gassificazione. L’attività è stata condotta in tre diversi step a TRL crescente: Test in scala di laboratorio (TRL 3), Test in scala prototipale (TRL 4-5), Test in scala reale (TRL 6-7). I risultati ottenuti hanno mostrato come la gassificazione di biomasse PABR sia un’ottima alternativa per lo smaltimento di prodotti contaminanti che permette di ottenere un syngas dalla composizione chimica del tutto comparabile con quello tradizionale. Ulteriore obbiettivo è stato quello di valutare l’impiego di tecnologie volte ad un ulteriore purificazione del syngas prodotto, al fine di aumentarne il contenuto di idrogeno. In particolare, sono stati testati e simulati processi di splitting di CO2 e H2Ov in un reattore a base di catalizzatore metallico (Fe) e di Sorption Enhanced Water Gas Shift (SEWGS) sul syngas prodotto. L’attività svolta nel triennio è il frutto di un lavoro che ha coinvolto, oltre alle facoltà DIAEE (Dipartimento d’Ingegneria Astronautica, Elettrica ed Energetica) e DIMA (Dipartimento d’Ingegneria Meccanica) dell’Università La Sapienza di Roma, anche il LASER-B (Laboratorio Attività Sperimentali Energie Rinnovabili – Biomassa) del CREA-IT (Consiglio per la ricerca in agricoltura e l’analisi dell’economia agraria – ingegneria e trasformazioni agroalimentari) di Monterotondo (RM).