A Spinoff a Day – Reazioni di “reforming” per produrre idrogeno

Come sono alimentate le luci, le ventole dell’aria o il Wi-fi su un aereo in volo? Da batterie, unità di potenza ausiliarie (APU) e dal motore del velivolo. Le APU prendono energia dal carburante per generare elettricità e bruciano combustibile in continuazione, ma se si potesse invece utilizzare l’idrogeno? Il Glenn Research Center si è posto questa domanda, calcolando un risparmio fino al 20% di energia ed una diminuzione netta del rumore e dell’inquinamento.

Il Glenn ha battuto la via della “Reazione di reforming“, ossia un sistema che utilizza idrocarburi, aria, vapore ed un catalizzatore per produrre idrogeno e fornirlo alla cella a combustibile, che sarà quindi in grado di produrre elettricità.

Durante la ricerca, il team del Glenn R.C. venne a conoscenza di un’azienda locale di progettazione e produzione di strutture a lamine che, se ricoperte da catalizzatori su misura, avrebbero potuto attivare l’azione di fuel reforming. Nel 2003, perciò, iniziò una partnership con la Catacel Corporation per lo sviluppo di un modulo di combustione catalica nuovo: lo “Stackable Structural Reactor” o SSR (reattore strutturale impilabile). Della grandezza e forma di una latta di caffè, il reattore comprende un foglio di acciaio inossidabile ad alta temperatura a forma di alveare che può essere ricoperto da nickel, rodio o altri metalli catalizzanti in grado di attivare la reazione atta a produrre il gas.

I test effettuati hanno dimostrato che l’SSR aveva un rateo di trasferimento del calore due volte più alto dei normali catalizzatori in commercio, e ciò significa che il processo di trasformazione può prendere vita a temperature minori,  creando una data quantità di prodotto con meno energia.

In seguito ai test effettuati con NASA, Catacel lo perfezionò per renderlo disponibile anche a livello industriale, e dal 2008 in poi l’SSR è stato installato su vari impianti di produzione di idrogeno. Ora viene utilizzato da acciaierie, da industrie petrolchimiche, impianti di produzione di chip in silicio, vetro, ammoniaca e metanolo.

Nel 2012 un produttore di olio in Messico installò la nuova versione dell’ SSR di Catacel nel suo impianto, il quale richiedeva grandi quantità di gas per estrarre il sorbitolo dal mais (si estrae l’amido e poi si produce l’edulcorante per idrogenazione). I risultati hanno dimostrato una riduzione dei costi del 30% ed un ritorno di investimento in meno di 3 anni, oltre che benefici ambientali. Il manager di Catacel, Don Lensner, prevede l’utilizzo futuro della tecnologia per l’estrazione del carbone: “Anziché usare catalizzatori per promuovere una reazione, la copertura delle lastre d’acciaio potrebbe contenere sostanze che assorbono il carbone”, e Catacel sta lavorando con il Dipartimento dell’Energia affinché questo avvenga.

Studiando il risparmio energetico a bordo degli aerei si è giunti ad un sistema di produzione di idrogeno su scala industriale © NASA / Veronica Remondini

Per approfondire:

Spinoff nel dettaglio [ENG]

Sito di Catacel [ENG]

Lo Stackable Structural Reactor [pdf online – ENG]

Presentazione completa in pdf originale in inglese, traduzione italiana a cura di Veronica Remondini.