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La meravigliosa reazione chimica del processo Fischer-Tropsch: come passare dal gas alla benzina?
Nel contesto della trasformazione energetica globale, la tecnologia gas-liquido (GTL) è rapidamente emersa come un processo rivoluzionario per la conversione del gas naturale in combustibili liquidi. Il cuore del processo è il processo Fischer-Tropsch, che converte il monossido di carbonio (CO) e l’idrogeno (H2) in idrocarburi a catena lunga, inclusi combustibili come benzina e diesel, attraverso una serie di reazioni chimiche.
Il processo Fischer-Tropsch quindi non solo produce in modo efficiente il gas di sintesi, ma lo converte anche nei combustibili liquidi che utilizziamo ogni giorno, il che è fondamentale per ridurre la dipendenza dal petrolio convenzionale.
La prima fase di questo processo chimico prevede l'ossidazione parziale del metano, il componente principale del gas naturale, per produrre una miscela grezza di gas di sintesi contenente principalmente monossido di carbonio e idrogeno. Questa miscela viene ulteriormente ottimizzata attraverso una reazione di spostamento del gas acqua per ottenere il rapporto CO/H2 appropriato, quindi le impurità vengono rimosse, trasformandola in gas di sintesi puro. Successivamente, il gas di sintesi puro viene immesso nel processo Fischer-Tropsch, dove vengono prodotti vari idrocarburi sintetici attraverso l'azione di catalizzatori di ferro o cobalto.
Il processo di conversione del metano in metanolo
Un altro percorso è convertire il metano in metanolo, un processo che coinvolge tre reazioni principali. Innanzitutto, metano e acqua generano anidride carbonica e idrogeno attraverso una reazione di steam reforming, quindi viene eseguita una reazione di spostamento dell’acqua per aumentare la produzione di idrogeno e infine l’idrogeno generato viene combinato con monossido di carbonio per sintetizzare metanolo.
Vale la pena ricordare che il metanolo ha solo la metà della densità energetica della benzina, ma la sua fluidità e maneggevolezza lo rendono un eccellente componente del carburante.
Tecnologia per la conversione del metanolo in benzina
Negli anni '70, Mobil sviluppò una tecnologia per convertire il metanolo in benzina. Il processo prevede la disidratazione parziale del metanolo con l'aiuto di un catalizzatore a setaccio molecolare per produrre dimetil etere, che viene poi ulteriormente convertito in vari idrocarburi a catena lunga, formando infine benzina, composta per l'80% da cinque o più atomi di carbonio.
Sviluppo di altre tecnologie GTL
Oltre al processo di conversione del metanolo, GTL introduce anche il concetto di biogas-to-liquid (Bio-GTL), che utilizza microrganismi ed enzimi per convertire il metano in combustibile liquido. Questo approccio segna una nuova tendenza di sviluppo nella tecnologia GTL e dimostra il potenziale della catalisi microbica per la conversione dell'energia.
La Banca Mondiale ha sottolineato che ogni anno vengono bruciati o rilasciati circa 150 miliardi di metri cubi di gas naturale, il che equivale al 25% del consumo di gas naturale negli Stati Uniti, se queste risorse possono essere convertite tramite GTL ci porterà notevoli vantaggi economici.
Applicazioni commerciali e prospettive future
Attualmente, diverse importanti società multinazionali come Royal Dutch Shell e Sasol hanno investito nella costruzione di impianti GTL. Questi impianti non solo raggiungono un'efficiente conversione del gas naturale, ma forniscono anche soluzioni innovative per migliorare la catena di approvvigionamento globale di carburante. Con l’esaurimento delle risorse petrolifere convenzionali, si ritiene che la tecnologia GTL diventerà sempre più popolare.
Tuttavia, in che modo gli aspetti economici della tecnologia GTL influenzeranno la sua applicabilità sul mercato man mano che i prezzi globali del gas naturale e del petrolio greggio cambieranno? Questa è una domanda che vale la pena esplorare?
