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Titolo: Scomposizione CO2 in carbonio ed ossigeno

Esistono processi industriali, nell'ipotesi di avere energia in 
abbondanza, per scomporre la CO2 in carbonio ed ossigeno ?
R.L.Deboni

 R.L.Deboni

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Credo che i processi più studiati e promettenti per convertire CO2 in
composti a più alta energia siano le reazioni di idrogenazione, simili
a quelle di CO/H2, per ottenere metanolo. Negli ultimi anni sono stati
fatti studi sperimentali provando diversi catalizzatori. Per giungere
a carbonio e ossigeno come richiesto dalla domanda, le reazioni
potrebbero essere:
CO2 + 3H2 -> CH3OH + H2O           (idrogenazione)
H2O -> H2 + 1/2O2                          (elettrolisi o ciclo
termochimico, iodio/acido solforico per esempio)
CH3OH -> CH4 + 1/2O2                   (*)
CH4 -> C + 2H2                               (pirolisi)
_________________________________
CO2 -> C + O2
(*) Questo stadio è il meno studiato dei quattro. Un modo per metterlo
in atto sarebbe
CH3OH + (CH3)P -> [(CH3)4P]OH
[(CH3)4P]OH -> CH4 + (CH3)3P=O
(CH3)3P=O -> (CH3)P + 1/2O2
La resa dei primi due stadi è abbastanza alta, degli altri non so.
Assumendo che ogni stadio abbia una resa del 60% (e credo che sia
un'assunzione ottimistica) la resa totale sarebbe (0,6)^4*100 = 13%.
La DGf di CO2 è circa 395 kJ/mol, quindi per ogni mole di CO2
convertita in C e O2 con questo processo, si dovrebbero spendere oltre
3000 kJ. Se lo scopo è sottrarre la CO2 all'atmosfera, meglio fermarsi
al primo stadio e usare il metanolo per fare qualcosa di utile,
materie plastiche per esempio.
Comunque è la premessa che non tiene, siamo ben lungi dall'essere in
una condizione di abbondanza energetica. O meglio, siamo nel momento
storico in cui l'energia prodotta è al culmine, ma anche la domanda di
energia è al culmine e anzi sembra che aumenti più di quanto aumenti
l'offerta. È probabile che il gap tra domanda e offerta sia destinato
ad allargarsi ulteriormente nei prossimi anni (senza contare il tira e
molla indotto da recessioni periodiche causate dall'aumento dei prezzi
delle materie prime). Non si sa se ci siano abbastanza risorse fossili
e abbastanza capacità di innovazione e adattamento da permettere una
transizione senza eccessivi traumi a un'economia basata su energie
rinnovabili (o fantanucleari). Senza contare che la maggior parte
dell'energia attualmente prodotta comporta la produzione di CO2 e
quindi non avrebbe senso impiegarla per sbarazzarsi della CO2.

 quindi non avrebbe senso impiegarla per sbarazzarsi della CO2.
sante parole. C'è di che essere inquieti.
ciao
Soviet

 completamente teorico e inapplicabile energeticamente.
Teorico ? Si parla tanto di "economia dell'idrogeno".
Eppure, buona parte dell'umanita' opera in "economia del carbone".
Idrogeno e' bello, puro, pulito (ma anche un carbone "sintetico" 
potrebbe esserlo, visto che e' improbabile si voglia iniettarci zolfo ed 
altri contaminanti :-), ma non e' un combustibile con cui normalmente 
opera la gente comune. E' sfuggente, poco denso, da usare con pesanti 
bombole e tante precauzioni. Insomma, come "vettore di energia" mi pare 
una pessima scelta. Probabilmente chi e' partito con l'idea pensava alle 
celle a combustibile. E la lobby che rapidamente si e' accodata ed oggi 
opera intorno all'idrogeno e' interessata solamente a distrarre da 
soluzioni forse piu' pratiche ed efficienti che potrebbero veramente 
mettere in gioco le posizioni di mercato acquisite.
Il ragionamento del "vettore" di energia e' di raccogliere energia 
abbondante a poco costo, dove e quando e' disponibile (tipicamente ci si 
riferisce a quella del sole, ma puo' anche essere l'energia di scarto di 
processi industriali).
Ora mi domandavo: in fondo anche il carbone e' un "vettore" d'energia. 
Energia raccolta in tempi molto remoti, ma proveniente da una delle 
fonti a cui oggi si guarda con molto interesse: il sole.
Fino ad ora pero' vedo che l'unica di ipotesi di "ciclo del carbonio" 
preso in considerazione seriamente e' quello biologico:
  (CO2 + energia solare = biomasse = energia utilie + CO2)
peccato che i processi biologici siano lenti ed inefficienti. Ad 
esempio, se in Italia il sole sparge 1200 kWh termici per m2 all'anno, 
con le biomasse e' molto se si riesce a ricavarne un 20-30 kWh per m2 
all'anno.
Quindi, mi domando: si puo' fare meglio (come densita' e del processo e 
come tempi) dei cicli naturali tradizionali?
Possibilmente senza aspettare eoni :-)
R.L.Deboni

 quindi non avrebbe senso impiegarla per sbarazzarsi della CO2.
Ha senso, eccome, visto che e' quello che si vuole fare con biomasse e 
peggio ancora, con il biodiesel e simili, che appunto prelevano il 
carbonio dalla CO2 atmosferica, solo con efficienze penose, almeno mi 
pare rispetto al metro "industriale".
Ma :-) ... e' piu' un'argomento da discutere su 
it.discussioni.energie-alternative
R.L.Deboni

 R.L.Deboni


Credo che tu abbia ragione, ho riportato con leggerezza quanto letto
in un abstract in cui si avanzava questa proposta di ciclo. In effetti
nell'abstract si dice che se si trovasse il modo di estrarre ossigeno
dal fosfinossido allora sarebbe fatta. Per la verità mi era venuto
qualche dubbio sulla fattibilità di quel passaggio, ma non gli avevo
dato peso. (il riferimento è 
http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=5291167
)
Per portare a buon fine la reazione CH3OH -> CH4 + 1/2O2 si potrebbe
invece seguire il percorso
CH3OH + H2 -> CH4 + H2O
H2O -> H2 + 1/2O2
La prima reazione ha DG<0 e credo possa avvenire su catalizzatore
eterogeneo con siti acidi che possano coordinare l'ossigeno del
metanolo.
Allora il processo complessivo sarebbe
CO2 + 3H2 -> CH3OH + H2O
CH3OH + H2 -> CH4 + H2O
2 × (H2O -> H2 + 1/2O2)
CH4 -> C + 2H2
Forse i primi due stadi potrebbero essere unificati nella reazione
complessiva
CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
Dunque globalmente il processo sarebbe costituito dagli stadi
CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
2 × (H2O -> H2 + 1/2O2)
CH4 -> C + 2H2
Poi rimangono valide le cose dette nell'altro post: rese basse e
indisponibilità energetica.


Sì, le efficienze sono basse e comunque drogate dal fatto che tutte le
attività di supporto all'agricoltura (produzione di fertilizzanti,
macchine per la coltivazione, macchine il trasporto del
biocombustibile, etc.) sono sorrette da petrolio e gas naturale. Se da
una parte l'aumento del prezzo del petrolio incentiva lo sviluppo dei
biocarburanti, dall'altra ne rende anche maggiore il costo. Se si
pretendesse di usare solo biocombustibili per tutte le attività
necessarie all'agricoltura credo che a conti fatti non rimarrebbe
molto biocarburante per fare altro. L'attuale corsa ai biocombustibili
credo sia sostenuta da logiche di lobby e conseguenti aiuti di stato.
Per le biomasse provenienti da piante non coltivate con lo specifico
scopo di diventare biocombustibili si tratta invece di recupero
energetico e la cosa ha invece senso.
Ciao

 Allora il processo complessivo sarebbe
CUT
ciao
Soviet