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Tecnologie di cattura e riutilizzo - Alberto Pettinau (Sotacarbo)

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L'intervento di Alberto Pettinau (Sotacarbo) in occasione dell'evento "La cattura dell’anidride carbonica ed il suo utilizzo: tecnologie ed economia per una transizione energetica sostenibile" che si è tenuto a Cagliari il 15 aprile 2019.

Published in: Environment
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Tecnologie di cattura e riutilizzo - Alberto Pettinau (Sotacarbo)

  1. 1. Cagliari, April 15th, 2019 Alberto Pettinau Sotacarbo S.p.A. La cattura e l’utilizzo dell’anidride carbonica
  2. 2. Cagliari, April 15th, 2019 la Società Sotacarbo sustainable energy research centre
  3. 3. Cagliari, April 15th, 2019 ruolo internazionale Rappresentante italiano nella IEA – Clean Coal Centre (primo implementing agreement dell’Agenzia Internaz. per l’Energia) Partner di ECCSEL-ERIC (the European Carbon Dioxide Capture and Storage Laboratory Infrastructure – European Research Infrastructure Consortium) Referente italiano nel SET Plan Implementation Working Group sulle tecnologie di cattura, utilizzo e confinamento della CO2 (Action 9) Membro fondatore dell’associazione internazionale no-profit CO2 Value Europe
  4. 4. Cagliari, April 15th, 2019 principali infrastrutture Quaternario (Alluvioni e Sistema di Portovesme) 50 100 150 200 MONITORING WELL INJECTOR WELL Co2 INJECTION PIEZOMETERS 250
  5. 5. Cagliari, April 15th, 2019 outline • contesto • tecnologie • progetti • … e l’Italia?
  6. 6. Cagliari, April 15th, 2019 l’evidenza concentrazione di CO2 in atmosfera negli ultimi 800.000 anni Fonte: U.S. Department of Commerce, National Oceanic & Atmospheric Administration, www.esrl.noaa.gov [18 September 2018]
  7. 7. Cagliari, April 15th, 2019 concentrazione di CO2 in atmosfera negli ultimi 800.000 anni Fonte: U.S. Department of Commerce, National Oceanic & Atmospheric Administration, www.esrl.noaa.gov [18 September 2018] l’evidenza
  8. 8. Cagliari, April 15th, 2019 concentrazione di CO2 in atmosfera negli ultimi 800.000 anni Fonte: U.S. Department of Commerce, National Oceanic & Atmospheric Administration, www.esrl.noaa.gov [18 September 2018] l’evidenza
  9. 9. Cagliari, April 15th, 2019 la soluzione 1) Claude Monet, 1872 Ludolf Bakhuizen, XVII secolo Nicolae Grigorescu, XIX secolo ritorno all’era pre-industriale
  10. 10. Cagliari, April 15th, 2019 la soluzione 2) rimozione degli sprechi efficienza fonti rinnovabili energia nucleare CCUSCCUS
  11. 11. Cagliari, April 15th, 2019 il SET Plan europeo risposta strategica alle principali sfide su energia e clima diffusione delle tecnologie già disponibili maggiore sforzo sulla ricerca e lo sviluppo di nuove tecnologie da applicare su scala industriale a breve (2020) in futuro (2050)
  12. 12. Cagliari, April 15th, 2019 l’Implementation Plan (action 9) Targets 2 full-chain demos (power gen. and industry) international infrastructures for transport inventory of storage capacity new pilot plants 1 demo-scale CCU plant integrated national plans within 2020 ROAD project regional clusters transport infrastruct. storage atlas developm. of storage capacity developm. capture technol. developm. CCU promotion of CCUS for climate
  13. 13. Cagliari, April 15th, 2019 Mission Innovation • firmato a Parigi nel dicembre 2015 (COP21) • 23 paesi più l’UE (rappresentanti l’80% degli investimenti mondiali in ricerca e sviluppo) • raddoppio in cinque anni degli investimenti in ricerca e sviluppo delle tecnologie low carbon
  14. 14. Cagliari, April 15th, 2019 Mission Innovation piano di sviluppo degli investimenti
  15. 15. Cagliari, April 15th, 2019 outline • contesto • tecnologie • progetti • … e l’Italia?
  16. 16. Cagliari, April 15th, 2019 emissioni per settore Fonte: IPCC, 2014
  17. 17. Cagliari, April 15th, 2019 approcci generali post-combustione pre-combustione ossi-combustione approcci ibridi separazione della CO2
  18. 18. Cagliari, April 15th, 2019 tecnologie promosso da • alte pressioni • basse temperature solventi • fisici • chimici • misti assorbimento (solventi liquidi) membrane separazione promossa dalla differenza di pressione parziale tra permeato e retentatoadsorbimento (sorbenti solidi)
  19. 19. Cagliari, April 15th, 2019 quanto costa? Fonte: U.S. Department of Energy, DOE/NETL advanced carbon dioxide capture R&D programme: technology update [May 2011] LCOE senza CO2 capture ($/MWh) LCOE con CO2 capture ($/MWh) CO2 avoidance cost ($/t) +45% +83%
  20. 20. Cagliari, April 15th, 2019 per esempio… Fonte: SaskPower, www.saskpower.com [6 February 2018] primo impianto “full chain" al mondo • 115 MWe • 1.3 Mt di CO2 • assorbimento chimico • confinamento presso Weyburn (enhanced oil recovery) Boundary Dam carbon capture project
  21. 21. Cagliari, April 15th, 2019 Fonte: NRG, www.nrg.com [28 January 2019] applicazione dimostrativa in Texas • 250 MWe • finanziamento 190 M$ (U.S. DoE) • assorbimento chimico • scottaggio nel West Ranch oil field (enhanced oil recovery, +1.300%) Petra Nova carbon capture project per esempio…
  22. 22. Cagliari, April 15th, 2019 CO2: rifiuto o risorsa? CCU senza conversione uso come solvente uso come fluido di processo con conversione combustibili chemicals S-CO2EOR EGR ECBM metanolo DME syngas urea polimeri carbammati carbonati metano biofuel acido formico
  23. 23. Cagliari, April 15th, 2019 Fonte: Norwegian Petroleum, www.norskpetroleum.no [13 April 2019] impianto EGR offshore • primo progetto al mondo sul confinamento della CO2 • 0.9 Mt/anno da giugno 2015 • Utsira formation (acquifero salino a 800-1000 m di profondità) Sleipner Carbon Dioxide Capture and Storage Project per esempio…
  24. 24. Cagliari, April 15th, 2019 Fonte: Net Power, www.netpower.com [13 April 2019] primo impianto dimostrativo in Texas • impianto dimostrativo da 50 MWe Presso La Porte (TX) • ossi-combustione del gas naturale • finanziamento (U.S. DoE) • avviamento nel 2018 Net Power S-CO2 demo project per esempio…
  25. 25. Cagliari, April 15th, 2019 quali prodotti? e tanti, tanti altri…
  26. 26. Cagliari, April 15th, 2019 per esempio… Fonte: Carbon Recycling International, www.carbonrecycling.is [6 February 2018] • in esercizio dal 2011 • 5 millioni di litri di metanolo all’anno • 5.500 t di CO2 utilizzata George Olah Renewable Methanol Plant
  27. 27. Cagliari, April 15th, 2019 quanto costa? produzione di idrogeno: 3 €/kg 3H2 + CO2 ⟺ CH3OH + H20 1 kg 7.3 kg 5.3 kg 3 kg (per elettrolisi da fonti rinnovabili) costo metanolo: 0.3 €/kg (inclusi CAPEX e OPEX) 4 volte più alto del costo di produzione da fonti fossili Fonte: Aresta et al., Chem. Rev. 2014
  28. 28. Cagliari, April 15th, 2019 surplus energetico stabilità della rete elettrica stoccaggio dell’energia
  29. 29. Cagliari, April 15th, 2019 outline • contesto • tecnologie • progetti • … e l’Italia?
  30. 30. Cagliari, April 15th, 2019 il progetto CLEANKER Obiettivo: dimostrare su scala industriale l’integrazione del processo di calcium-looping per la cattura della CO2 nei cementifici. Budget totale: € 9.237.851,25 Co-finanziamento UE: € 8.972.201,25 Fonte: data provided by Martina Fantini (LEAP) [8 April 2019]
  31. 31. Cagliari, April 15th, 2019 il progetto CLEANKER Fonte: data provided by Martina Fantini (LEAP) [8 April 2019] 20212020201920182017 1stOctober2017 30thSeptember2021 17-18 October 2017 Kick-off meeting (Piacenza) July 2018 Final Plant layout December 2019 Erection March 2020 Running tests and data analysis September 2021 Final conclusions April 2021 Casting concrete results and full economic analysis of cement plant with CaL March 2019 Main items fabrication January 2020 Inspection July 2018 Raw meal characterization June 2018 Measuring points and instrumentation
  32. 32. Cagliari, April 15th, 2019 Centro di Eccellenza sull’Energia Pulita Fase I (2014-2017) – 8.356.000 € – fondi POR-FESR Fase II (2018-2019) – 4.000.000 € – fondi FSC • Biomasse (gassificazione) • Cattura della CO2 (membrane e solventi avanzati) • Utilizzo della CO2 (catalizzatori) • Sicurezza dei siti di confinamento (Sotacarbo Fault Lab) • Ruolo internazionale
  33. 33. Cagliari, April 15th, 2019 Centro di Eccellenza sull’Energia Pulita impianto pilota X-to-Liquids (the European Carbon Dioxide Capture and Storage Laboratory Infrastructure) Hastelloy C & SS Reactors ID: 9.1 – 23.8 mm 700 °C a 10 MPa 1080 °C a 0.1 MPa Flow rate: 45 Ndm3/h µ-GC, GC online e GC-MS offline A. Pettinau, M. Mureddu, F. Ferrara, Energy Procedia 114 (2017) 6893
  34. 34. Cagliari, April 15th, 2019 Centro di Eccellenza sull’Energia Pulita Domanda di brevetto per invenzione industriale Efficient catalyst for the conversion of CO2 to methanol PCT Application number PCT/EP2019/053068, con data di deposito 7 febbraio 2019 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Cu-ZnO/Al2O3 Cu-Zn/SiO2 Cu-ZnO Cu-Zn-Ga Cu/ZnO/ZrO2 CuO-ZnO/Al2O3 STY(mgCH3OHh-1g-1) Sotacarbo
  35. 35. Cagliari, April 15th, 2019 la Ricerca di Sistema Elettrico impianto da banco (2017) progettazione demo (2019) realizzazione pilota (2020) sperimentazione (dal 2021) • realizzazione di un impianto pilota power-to-liquids • 5.5 M€ (2019-2021) • TRL da 4 a 6
  36. 36. Cagliari, April 15th, 2019 outline • contesto • tecnologie • progetti • … e l’Italia?
  37. 37. Cagliari, April 15th, 2019 un’incongruenza… la posizione ufficiale • CCUS viste come soluzione per continuare a usare il carbone • Intenzione di chiudere gli impianti a carbone entro il 2025 • Nessun riferimento alle CCUS nella strategia energetica nazionale in realtà… SET Plan – Gruppo di Contatto Nazionale sulle CCUS
  38. 38. Cagliari, April 15th, 2019 Sotacarbo Summer School International Summer School on CCUS and Low Carbon Technologies Partner: 7a edizione 10-14 giugno 2019 www.sotacarbosummerschool.it
  39. 39. Cagliari, April 15th, 2019 contatti Alberto Pettinau, Ph.D, Scientific Director Sotacarbo S.p.A. Phone: +39 07811863086 E-mail: alberto.pettinau@sotacarbo.it Useful links • Website: http://www.sotacarbo.it • Social networks: • Summer School: www.sotacarbosummerschool.it

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