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Titolo: miglioramento semifossile della sintesi di metanolo da biomassa

 
Mi stavo chiedendo, e non ho trovato niente, se sia mai 
stata tentata questa strada ...
Premessa
1) la semplice pirolisi di biomassa legnosa (secca) senza 
aggiunte produce, in due stadi (step one : il cosiddetto 
producer gas, step two : idrogenazione), a metanolo con resa 
complessiva finale del 60 % dell'energia della biomassa 
trasferita al vettore liquido (il primo step ha resa 
stellare, del 95 %, ma produce un vettore gassoso scomodo, 
sia perché ricco di idrogeno sia perché velenoso, ricco pure 
di CO).
Tuttavia la resa di metanolo per tonnellata di biomassa non 
è tanto brillante.
 
2) Come si è detto tempo fa, l'aggiunta di idrogeno esogeno 
al sistema, la cui composizione naturale, rispecchiando la 
composizione del legno, è troppo ricca di C e povera di H, 
fa aumentare in modo notevole anche la resa di conversione 
su base ponderale, limitando molto la produzione di CO2 e di 
residui carboniosi nella pirolisi.
 
 
Ora, attualmente molto idrogeno viene ancora prodotto da 
fonte fossile (gas) tramite steam reforming
CH4 + H2O  ->  CO + 3 H2
(se lo scopo è produrre idrogeno si cerca di facilitare 
anche la reazione detta WGSR :   CO + H2O  ->  CO2 + H2   ma 
qui non è interessante, anzi è controproducente e va soppressa)
 
Come si vede la mistura del solo primo stadio di steam 
reforming è sovrastechiometrica di idrogeno, nel senso che 
può essere sottoposta al catalizzatore di idrogenazione, es. 
nichel raney o cromito di rame o altro, producendo metanolo, 
ed avanzando una mole di idrogeno.
 
CO + 3 H2  ->  CH3OH + H2
 
Mi chiedevo quindi se si fosse già stata tentata 
l'immissione DIRETTA di metano nel pirolizzatore da 
biomassa, facendo in modo che subisse steam reforming nel 
mentre che la biomassa pirolizza. Dosando la quantità di 
metano "fossile" tenendo conto sia del suo surplus di 
idrogeno sia del debito di idrogeno dei "producer gas", si 
potrebbe fare in modo che il gas finale contenga ESATTAMENTE 
il rapporto stechiometrico H2/CO di 2:1, che è quello 
necessario per sintetizzare il metanolo senza spreco di 
alcun reagente.
 
Probabilmente questa accoppiata consentirebbe pure di usare 
biomassa non particolarmente stagionata, perché cmq oltre 
all'acqua prodotta dalla pirolisi, qui c'è un consumo netto 
che serve per il reforming del metano.
 
Ca va sans dire che, se fosse possibile, gli scambi termici 
all'interno di un unico reattore sono enormemente più 
efficienti che in processi distinti, e così pure è 
risparmioso limitare il numero di operazioni unitarie.
 
Con l'integrazione di metano si potrebbe pirolizzare persino 
materiale quasi solo cellulosico (che rispetto alla lignina 
ha un debito di idrogeno superiore, dato che nella cellulosa 
il rapporto H2/CO risultante è di 1:1).
 
In questo caso il consumo di metano sarebbe alto : una mole 
ogni formula minima di cellulosa
 
Nel Pirolizzatore / steam reformer (bundle) :
CH4 + 1/n (CH2O)n + H2O -->  2 CO + 4 H2
 
Nell'Idrogenatore (riceve in ingresso il gas effluente del 
primo stadio tal quale, depurato di acqua in eccesso e CO2 
per banale lavaggio) :
2 CO + 4 H2  -->  2 CH3OH
 
Questo metanolo sarebbe "green" solo al 50 % (anzi un po' 
meno, il conto termico è escluso, ma è modesto), però la 
massa di produzione potrebbe essere gigantesca, essendo la 
somma quantitativa della produzione di metano e di biomasse 
(o meglio della limitante delle due).
 
Con biomassa più lignificata, il consumo di metano sarebbe 
inferiore.
Ovviamente il sistema sembrerebbe completamente compatibile 
con immissione ANCHE diretta di idrogeno, laddove presente e 
nei momenti di disponibilità.
Praticamente potrebbe operare a regime di input variabile, e 
flusso di produzione costante, tipo :
* col sole, risparmio metano, ed immetto idrogeno elettrolitico
* di notte, non viene immesso idrogeno (salvo accumularne 
localmente quantità ragionevoli), ma pari moli di metano, 
specialmente nelle stagioni di brutto tempo o giornate corte
* in altri momenti, dosi variabili di entrambi, monitorare 
in tempo reale analizzando il syn-steam-gas, mantenendolo 
alla stechiometria H2/CO = 2:1
 
Chissà se è già stato tentato, e se non è riuscito, che 
problemi sono stati incontrati ... (Che so, cose come il 
fatto che magari le ceneri del pirolizzatore avvelenano il 
catalizzatore di steam-reforming, oppure attivano la WGSR 
che non è gradita, boh)
 
CCCP
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)
 

 reforming nel mentre che la biomassa pirolizza.
 
 
Non ho ben capito quale vantaggio intendi raggiungere rispetto alla 
produzione di idrogeno per steam reforming separata dal 
gassificatore/reattore, forse recuperare il calore ad alta temp "gratuito" 
del reattore necessario per lo steam reforming ?
 
Tuttavia ho avuto anch' io un' idea simile partendo però  da una premessa 
diversa e cioè : la produzione per elettrolisi (a differenza del SR) dell' H 
necessariamente porta alla co-generazione di grandi quantità di ossigeno che 
è cmq necessario in gran quantità per la gassificazione (+ o - ne occorrono 
0,4 kg per kg di biomassa), per cui se si producesse tutto l' H da 
elettrolisi, a parte la quantità di kWh elettrici che potrebbe essere non 
semplicissimo da recuperare localmente (in particolare a zero emissioni 
senza contributi fossili), si avrebbe un grande eccesso di O che è del tutto 
inutile; ragion per cui sarebbe più saggio limitare la produzione di H da 
elettrolisi a quella stechiometrica di O strettamente necessaria, e produrre 
il resto da metano per SR (l' ideale ovviamente il metano da biogas da 
rifiuti, allevamenti, ecc...: a questo proposito non capisco perchè non si 
possa produrre biogas anche dai rifiuti solidi urbani) dove non c'è il 
sottoprodotto ossigeno 
 

 sottoprodotto ossigeno
 
 
perché nella differenziata siamo gli ultimi degli scalzacani :'(
Se solo riuscissimo a separare bene l'organico, e far 
confluire questa filiera col rifiuto organico "industriale" 
(allevamento, scarti agricoli, etc), in effetti caveremmo 
fuori del bel metano.
A differenza del metanolo, che richiede veri e propri 
impianti (fermentatori, distillatori) ed una materia prima 
di qualità, la produzione di metano è di una banalità 
mostruosa : praticamente il reattore è un grande tunnel di 
cemento armato, riempito da una coclea, un uscita del gas ed 
una per l'estrazione del liquame fermentato (che è un buon 
concime perché ha i minerali più concentrati e resi 
disponibili dalla discreta acidità ed è anche praticamente 
esente da patogeni, ha solo una certa carica di termofili 
anaerobici, che una volta scaricati a T ambiente e all'aria 
schiattano in larga parte)
 
Ci sarebbero così tanti punti in cui intervenire ... ma ai 
nostri vampiri non frega un cazzo, devono solo seguitare ad 
ingozzarsi di sangue dal corpo ormai scheletrico e anemico 
che un tempo fu un paese, e ad occuparsi squisitamente dei 
cazzi loro sparando al contempo una ridda di dichiarazioni 
che vorrebbero sembrare di buon senso.
 
Pensa che io quando ho cambiato casa, per 7-8 anni ho 
continuato a chiedere al comune (abito assolutamente lontano 
dal centro abitato) di dotarmi di bidoni differenziati in 
una piazzola (non vigilata, ecco la loro scusa), e nel 
frattempo ho continuato a differenziare tutto : scatolame di 
acciaio, alluminio, vetro, carta e legno e plastica (l'umido 
lo gestisco da sempre per i cazzi miei, avendo della terra)
Nel frattempo carta, tessuti, plastica e legno di scarto ho 
cominciato a bruciarli nella stufa perché il volume cresceva 
e i topi facevano pasticci usando il materiale per i nidi, 
ma speravo almeno nel ferro, vetro e alluminio e compositi 
(merdapack).
Dopo avere temporeggiato per anni, alla fine mi hanno dato 
un cassonetto INDIFFERENZIATO, che non posso manco usare 
perché se lo tengo sotto casa, non vengono a raccogliere, e 
il punto di raccolta, è a 100 m.
 
Sicché ho compattato oltre un quintale di tutta quella roba 
avendo cura di infilare un barattolo dentro l'altro, incluso 
il fottuto tetrapak, dedifferenziando apposta solo per 
portare via meno volume, e non ti dico che furore a sciupare 
anni di cura.
 
Altro che metano :(


 avvalersi proficuamente di ossigeno al posto di aria
 
 
in teoria sono tutte cose possibili, ma in pratica in un impianto di 
dimensioni apprezzabili (per es. 2 mild l/a di MeOH) la vedo abbastanza dura 
stoccare (e trovare un mercato per) queste enormi quantitï¿œ di gas, al di lï¿œ 
di un uso pressochï¿œ immediato, il suddetto impianto necessiterebbe ogni anno 
1,5 mil tonn/anno di biomassa e quindi di 600-700 mila tonn/anno di ossigeno 
e 100 mila tonn/anno di idrogeno (che necessita nelle migliori condizioni di 
elettrolisi ad alta temp di qualcosa come 4 TWh/anno di elettricitï¿œ, un 
valore non trascurabile), a cui corrispondo stechiometricamente, 800 mila 
tonn/anno di O2, quindi un surplus di 100-200 mila tonn/anno, di nuovo una 
quantitï¿œ davvero enorme - e tutto questo per un solo impianto seppur di 
medie-grandi dimensioni. Molto meglio limitare la produzione di H2 
elettrolitico a quella stechiometrica di O2 strettamente necessaria pari a 
80 mila tonn/anno di H2 (e 600-700 mila tonn/anno di O2) e produrre quel po' 
del rimanente dal metano (preferibilmente dal metano dal biogas, visti alla 
fine i modesti quantitativi necessari)