Energia rinnovabile dal bioidrogeno
Questo studio analizza i più importanti metodi di produzione dell’idrogeno per via biologica conosciuti: tra gli altri, ampio risalto è dato alla dark fermentation e al riutilizzo degli scarti e rifiuti industriali che sono considerati il vero futuro della produzione ecocompatibile di idrogeno. La struttura adottata è molto semplice e lineare, seguendo un chiaro filo logico: nel primo capitolo sono state analizzate le caratteristiche dell’idrogeno, con un breve excursus sulle principali tecnologie produttive, esaminando sia l’impatto ambientale dei sistemi produttivi tradizionali che i problemi riguardanti la diminuzione delle risorse e l’economia energetica futura. Il secondo capitolo si concentra sulla produzione biologica di idrogeno partendo dai metodi di produzione, approfondendo catalizzatori e bioreattori utilizzati attualmente. Dopo questa prima parte introduttiva sono stati esplorati i processi fotobiologici conosciuti, le fermentazioni in assenza di luce e sistemi ibridi, vero cuore della trattazione. Tuttavia, ad oggi, rimangono importanti ostacoli all’utilizzo pratico dell’idrogeno, come le basse rese e tassi di produzione, anche alla luce dei diversi metodi proposti, tra cui processi in due fasi e l’ingegneria metabolica, che mirano a superare queste barriere: a questo avviso si indirizza il terzo capitolo, che si occupa di trarre le somme e le conclusioni riguardo la produzione del bioidrogeno.
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Energia rinnovabile dal bioidrogeno
- 1. Energia rinnovabile dal bioidrogeno: prospettive e potenzialità Laureanda Giulia Rovea Matricola n. 620509 Corso di laurea in Biotecnologie Agrarie Relatrice Prof.ssa Marina Basaglia ANNO ACCADEMICO 2011 - 2012
- 2. Problemi: l’impatto ambientale Emissioni mondiali di CO2 per combustibile (Mt di CO2), dal 1971 al 2009 (International Energy Agency, 2011)
- 3. La crescente domanda energetica Consumo energetico finale totale mondiale per combustibile (Mtep), dal 1971 al 2009 (International Energy Agency, 2011).
- 4. La diminuzione delle risorse Riserve energetiche stimate in Gtep (Ecotricity, 2012). 2088 Esaurimento risorse fossili
- 5. Aumento dei prezzi Petrolio greggio Carbone Gas naturale
- 6. Soluzione problemi… Idrogeno? •la sua combustione non contribuisce all’effetto serra e all’inquinamento ambientale •ha il più elevato contenuto di energia per unità di peso rispetto a qualsiasi altro combustibile (142 kJ/g) •è un vettore capace di accumulare energia •può essere distribuito in rete abbastanza agevolmente •può essere impiegato in diverse applicazioni (produzione di energia elettrica, generazione di calore, trazione) •può essere prodotto a partire da diverse fonti energetiche
- 7. Le tecnologie produttive tradizionali •40% da gas naturale •30% da oli pesanti e nafta •8% da carbone •4% da elettrolisi (6% altro) steam reforming del gas metano ossidazione parziale non catalitica di idrocarburi gassificazione del carbone elettrolisi dell’acqua
- 8. Possibile soluzione: bioidrogeno •di impatto ambientale quasi nullo •producibile da più fonti energetiche primarie, disponibili su larga scala anche in futuro •tecnologie diverse di produzione •possibilità di installazioni piccole e delocalizzate sul territorio
- 9. Produzione biologica di idrogeno da microrganismi •Crescita in mezzo acquoso •Temperatura ambiente •Pressione atmosferica
- 10. Produzione biologica di idrogeno Processi fotobiologici biofotolisi diretta biofotolisi indiretta fotofermentazione problemi Processi fermentativi in assenza di luce
- 11. Produzione biologica di idrogeno Processi fermentativi in assenza di luce Dark fermentation Processi fotobiologici
- 12. Dark fermentation e anaerobic digestion +
- 13. Sistemi ibridi in due fasi Dark fermentation + Photofermentation Dark fermentation + Anaerobic digestion Dark fermentation + MEC
- 14. Dark e photofermentation +
- 15. Dark fermentation e MEC +
- 16. Il futuro nei rifiuti? •Eticamente sostenibile -Riduzione dell’inquinamento atmosferico -Riduzione dell’effetto serra -Smaltimento dei rifiuti •Economicamente vantaggioso - Produzione di energia da substrati a bassissimo costo
- 17. E le biotecnologie...? •Selezione e impiego di microrganismi più efficienti (e/o colture miste) •Ingegneria genetica e metabolica •Ottimizzazione delle condizioni di crescita •Sviluppo di bioreattori più efficienti
- 20. Grazie per l’attenzione Laureanda Giulia Rovea Matricola n. 620509 Relatrice Prof.ssa Marina Basaglia Energia rinnovabile dal bioidrogeno: prospettive e potenzialità