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Sapevi che il gas naturale può essere trasformato in gasolio? Come si fa?
Nel contesto della crescente domanda energetica odierna, lo sviluppo di nuove fonti energetiche sostenibili è diventato un obiettivo globale. Come tutti sappiamo, il diesel è un carburante importante per le automobili e i macchinari pesanti attuali, ma quello che forse non sai è che il gas naturale può essere convertito in diesel attraverso un processo chiamato processo Fischer-Tropsch. Questo processo non solo ridurrà la dipendenza dalle risorse petrolifere, ma potrebbe anche diventare un’importante soluzione per la futura transizione energetica.
Il processo Fischer-Tropsch è un insieme di reazioni chimiche che convertono una miscela gassosa di monossido di carbonio e idrogeno (chiamata syngas) in idrocarburi liquidi.
Il processo Fischer-Tropsch fu sviluppato per la prima volta nel 1925 dagli scienziati tedeschi Franz Fischer e Hans Tropsch. Il principio di base di questo processo è quello di utilizzare catalizzatori metallici per convertire il gas di sintesi in idrocarburi liquidi ad alte temperature e pressioni. La reazione chimica specifica può essere espressa come:
(2n + 1) H2 + n CO → CnH2n+2 + n H2O
In questa reazione, il valore di n è solitamente compreso tra 10 e 20, indicando la lunghezza della catena di carbonio del composto idrocarburico prodotto. Durante la reazione viene prodotta anche una piccola quantità di olefine e composti alcolici. Tuttavia, la produzione di metano (n = 1) non è desiderabile poiché la produzione di metano implica che la crescita della catena è limitata.
L'intero processo è molto esotermico, quindi il calore deve essere rimosso in modo efficiente nel reattore. Le condizioni operative del processo Fischer-Tropsch sono solitamente comprese tra 150 e 300 gradi Celsius. Tali condizioni non solo possono accelerare la velocità di reazione ma anche aumentare il tasso di conversione, ma devono essere controllate per evitare grandi quantità di metano.
Per ottenere il syngas richiesto, gli impianti Fischer-Tropsch devono prima essere sottoposti a un processo di gassificazione che converte i combustibili solidi, come carbone o biomassa, in gas.
La preparazione del gas di sintesi si basa solitamente sulla tecnologia di gassificazione, che converte i materiali solidi in gas da utilizzare nella successiva reazione Fischer-Tropsch. A seconda del materiale di partenza, il rapporto idrogeno/monossido di carbonio del gas di sintesi deve essere regolato attraverso la reazione di conversione del gas d'acqua. Questa regolazione è particolarmente critica per il processo Fischer-Tropsch che utilizza catalizzatori al ferro perché questi catalizzatori sono intrinsecamente reattivi per la conversione del gas acqua.
Di solito, i catalizzatori metallici scelti includono ferro, cobalto, nichel e platino, ma il nichel non viene utilizzato perché genera troppo metano. Ferro e cobalto sono le scelte più comuni. I catalizzatori al cobalto funzionano meglio quando si utilizza il gas naturale come materia prima, mentre i catalizzatori al ferro sono più adatti per l'utilizzo del carbone o della biomassa.
Molti progetti relativi al processo Fischer-Tropsch vengono gradualmente implementati in tutto il mondo. Ad esempio, Sasol in Sud Africa ha la più grande applicazione della tecnologia Fischer-Tropsch nel mondo.
Con lo sviluppo della tecnologia, il più grande impianto Fischer-Tropsch al mondo si trova attualmente a Sasol, in Sud Africa, e produce 130.000 tonnellate di carburante sintetico all'anno. Questi impianti utilizzano carbone e gas naturale come materie prime e li convertono con successo in diesel e altri tipi di combustibili sintetici, fornendo un contributo significativo alla sicurezza energetica del Sudafrica.
Inoltre, anche l'impianto Pearl GTL del Qatar è un esempio importante. Utilizza catalizzatori al cobalto per convertire il gas naturale in liquidi petroliferi a una velocità di 140.000 barili al giorno a 230 gradi Celsius.
Lo sviluppo del processo Fischer-Tropsch non solo aiuta a migliorare l'efficienza energetica nell'uso del territorio, ma è anche un modo efficace per affrontare le attuali sfide ambientali. Poiché la domanda di energia pulita continua ad aumentare, la commercializzazione e l’espansione di questo processo avranno un profondo impatto sul futuro sviluppo delle energie rinnovabili.
Pensi che il processo Fischer-Tropsch possa diventare una delle tecnologie chiave per la futura transizione energetica?
