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Thermo Catalytic Reforming - TCR

Nulla si crea, nulla si distrugge, ma tutto si trasforma

Il tema dei rifiuti è di interesse globale, la popolazione crescente nelle città produce sempre più rifiuti.
Secondo uno studio del World Watch Institute la sola produzione di rifiuti solidi urbani dovrebbe raddoppiare rispetto al 2012 giungendo a 2.600 milioni di tonnellate entro il 2025.
Discariche e incenerimento dei rifiuti incontrano crescente opposizione e destano preoccupazioni dal punto di vista dell'impatto ambientale.

I rifiuti urbani, agricoli e industriali offrono però una grande fonte di energia sostenibile e rinnovabile a livello globale, ma la bassa qualità, la diversità e la vasta diffusione di tale materia prima pone ancora sfide significative per la tecnologia waste-to-energy.

Discarica di rifiuti
Volendo far fronte alla costante richiesta di energia e alla riduzione dei volumi di rifiuti presenti nelle discariche, l'istituto di ricerca Fraunhofer UMSICHT (comparto del più grande istituto di ricerca e sviluppo applicata in Europa) ha sviluppato l'innovativa tecnologia Thermo Catalytic Reforming (TCR ®), le cui principali caratteristiche sono:
  • Nessuna emissione inquinante in atmosfera
  • Elevata flessibilità della materia prima in ingresso
    adatto per quasi tutte le biomasse e rifiuti di plastica o grasso animale, pulp di cartiera oltre a pneumatici usati e rifiuti elettrici ed elettronici
  • Prodotti di qualità per mercati diversificati
    energia, calore, combustibili, concimi e precursori chimici
  • Efficienza energetica
    tra il 70 e 85% dell'energia contenuta nella materia prima è convertita in carburanti di qualità
  • Dimensioni e operatività dell'impianto
    L'impianto TCR è in un container plants di media scala e può essere facilmente trasferito per operare ove necessario
  • Funzionamento decentrato
    impianti TCR containerizzati di piccola e media scala sono in grado di operare alla fonte dei rifiuti, riducendo i costi logistici
  • Riconfigurazione rapida
    in circa 2 ore è possibile configurare il processo in base al materiale da riciclare in ingresso
  • Costi dell'impianto
    notevolmente ridotti a parità di energia prodotta in quanto lavora a "basse" temperature: 400-500°(prima fase) e 600- 700°(seconda fase)
  • Scarti di trasformazione
    carbone attivo ricco di metalli pesanti utilizzabili in fonderia
  • Prodotti secondari
    processo chimico e fisico calibrato per non generare prodotti secondari pericolosi ad esempio diossina, catrame, etc...
TCR processo di funzionamento

Thermo Catalytic Reforming come funziona?

L'obiettivo principale è la produzione di energia ultra-green dal trattamento di ogni rifiuto come biomasse, plastiche, gomme, componenti elettriche ed elettroniche.

La tecnologia TCR® converte residui di biomassa provenienti da agricoltura, silvicoltura, industria e rifiuti urbani, oltre a pneumatici usati e rifiuti elettrici ed elettronici in gas di sintesi di alta qualità, biooil e biocarbone.

Materie prime di bassa qualità come concime animale, digestato, fanghi di depurazione e rifiuti organici, anche contenenti residui di plastica, sono trattabili con la tecnologia TCR®. Altri esempi di materie trattabili includono tutti i tipi di residui di piantagione, olio e sottoprodotti di origine animale.

L'alta qualità dei prodotti di risulta presenta una grande varietà di opzioni ai fini del loro utilizzo dal punto di vista commerciale. Ciò rende possibile co-generare calore ed energia elettrica mediante motori a doppia alimentazione: gas e diesel e in impianti a combustibile solido di biocarbone.
Ulteriori opportunità includono la produzione di carburanti di seconda generazione da gas di sintesi e biooil, prodotti fertilizzanti di alta qualità e applicazioni utilizzanti carbone attivo.

Il TCR® converte la biomassa in syngas di qualità, biooil e biocarbone attraverso il processo termico descritto di seguito:

  1. Essiccazione termica: il feedstock viene essiccato riducendone al 10-30% l'umidità attraverso una combinazione di tecnologia meccanica e termica. L'impianto TCR stesso può fornire calore per l'essiccazione termica del feedstock a seconda dell'uso che si intende fare del prodotto finale.
  2. Decomposizione termica: in un primo reattore TCR® il feedstock è carbonizzato a temperature intermedie (400-500° C) producendo biocarbone e composti organici volatili che vengono estratti. L'elemento innovativo della tecnologia TCR® è che la decomposizione termica del feedstock solido in carbone e vapori organici avviene in un innovativo reattore in assenza di ossigeno e quindi senza combustione e soprattutto senza emissioni.
  3. Reforming catalitico: un reattore di reforming catalitico elabora quindi questi prodotti intermedi a temperature più elevate per aumentare la resa di syngas e ottimizzare la qualità del biooil Oltre a syngas e biooil il reattore produce acqua di processo e biocarbone. Il design innovativo del reattore evita i problemi tipici dei processi termici a biomassa, tra cui la formazione di catrame e intasamento del reattore, ottenendo al contempo combustibili di alla qualità e grado commerciale.
    Nel secondo stadio dell'impianto TCR® il biocarbone viene riscaldato fino a 500-700 °C e portato a contatto nuovamente con i composti volatili. Attraverso reazioni catalitiche i composti organici sono frazionati in gas e carburanti di qualità. La ricomposizione del vapore acqueo col carbonio aumenta le rese fornendo un syngas ricco di idrogeno.
  4. Trattamento del prodotto: i composti liquidi sono condensati e separati in frazioni di biooil e acqua. Il syngas viene quindi pulito dalle particelle in forma di aerosol mediante una semplice fase di trattamento prodotto.
    Come risultato, la tecnologia TCR converte la biomassa dei rifiuti in tre prodotti di qualità:
    • Syngas con tra il 35 e il 50% in volume di idrogeno. Il gas è pulito da polvere, catrame e aerosol. Il 30/45% degli input sono in genere convertiti in gas. Il gas è adatto per motori dual fuel e motori a gas.
    • BioOil con alto potere calorifico (32-36 MJ / kg), bassa acidità e basso contenuto di acqua. Il diesel prodotto con TCR si miscela facilmente con i combustibili fossili, il biodiesel e l'olio vegetale. Il biodiesel è ideale per le applicazioni dei motori a miscele di carburanti o sui motori adattati. Tra 7-15% dell'ingresso vengono convertiti in olio bio.
    • Biocarbone asciutto, stabile e trasportabile con un rapporto di carbonio fisso (il materiale senza ceneri) paragonabile a carbon fossile. Il Biocarbone è privo di composti organici volatili potenzialmente tossici. Tipicamente tra il 25-50% del Biocarbone viene prodotto a seconda del tenore di ceneri della materia prima.
    • Nel caso dei rifiuti elettrici ed elettronici viene altresì prodotto un conglomerato di metalli nobili da sottoporre a processo di separazione.

Tra il 15-25% delle acque di processo viene raccolto come sottoprodotto.
La resa di prodotto del TCR dipende dal feedstock e può essere adattata mediante variazione dei parametri di processo entro certi limiti tecnici. La qualità del prodotto in uscita varia anche a seconda delle materie prime, ma all'interno di intervalli limitati e comparabili.
Mediamente l'utilizzo del TCR® si può produrre anche oltre 5kwh da 1 kg di materiale pretrattato (essiccato) immesso nel processo.

Confronto tra tecnologie attuali VS TCR®

Tecnologia Emissioni
atmosfera
Consumo
suolo
Consumo
energia
Costo
d'acquisto
Costi di
gestione
Riduzione
massa
Qualità
prodotti finali
Trattamento meccanico              
Digestione aerobica compostaggio              
Digestione anaerobica              
Trattamento biologico-meccanico              
Trattamento termico - meccanico              
Incenerimento              
Gassificazione e pirolisi              
Termo Cathalytic Reforming (TCR®)              

A titolo puramente rappresentativo di seguito alcune piante e sezioni di progettazione di un impianto TCR®.

TCR pianta progetto

TCR sezione 1 progetto

TCR sezione 2 progetto

TCR sezione 3 progetto

Desideri altre informazioni sul Thermo Catalytic Reforming?

La nostra esperienza sarà messa a tua disposizione per fornirti la soluzione più adeguata, e se necessario un nostro tecnico-commerciale effettuerà anche un sopralluogo.

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