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Metanolo da gas naturale e CO₂

Sistemi più efficienti per convertire il gas naturale e l’anidride carbonica in metanolo, vettore energetico e intermedio dell’industria chimica.

La tecnologia

Stiamo puntando sul metanolo come intermedio dell’industria chimica, come carburante e, in particolare, come vettore energetico alternativo all’idrogeno. In questo campo abbiamo diversi progetti in corso, i principali riguardano tecnologie per ottenerlo in modo più efficiente dal metano e da rifiuti non riciclabili. Nel primo caso rientra la tecnologia Short Contact Time - Catalytic Partial Oxidation (SCT-CPO) che abbiamo sviluppato congiuntamente a Sabic. Nel secondo caso abbiamo avviato il progetto sperimentale “Waste to Methanol” nella Raffineria di Livorno, dove ricaviamo metanolo da plasmix e CSS. In prospettiva, inoltre, guardiamo con interesse alla possibilità di ottenerlo direttamente dall’idrogenazione della CO2, un processo con un alto costo energetico che però può essere soddisfatto da energie rinnovabili.

Il contesto

Il metanolo offre grandi opportunità per l’industria energetica e per la chimica, tanto che la sua richiesta da parte dei mercati internazionali è in costante aumento. Il più semplice tra gli alcoli, la sua caratteristica più preziosa è la capacità di trasportare energia in modo efficiente, presentandosi come un ottimo vettore energetico. A differenza di una fonte energetica già disponibile in natura tal quale, un vettore viene “creato” accumulando energia tra i suoi legami chimici per poterla trasportare più facilmente e liberare in fase di utilizzo. Il metanolo è molto versatile grazie ad alcune particolari caratteristiche: è liquido a temperatura ambiente, solubile in acqua e biodegradabile. Il metanolo può essere ottenuto dal metano ed è più facile da movimentare rispetto ai gas che, invece, richiedono infrastrutture importanti come gasdotti, navi metaniere e impianti di liquefazione, trasporto e rigassificazione di LNG. Il metanolo, inoltre, può essere utilizzato direttamente come carburante per veicoli stradali, come combustibile per motori marini o per la generazione elettrica, con una netta riduzione di inquinanti come NOX, SOX e particolato. Ulteriori vantaggi vengono dal poter essere impiegato in cicli produttivi dell’industria chimica ben conosciuti, per esempio per ottenere plastiche o prodotti per abbigliamento e arredamento.

La sfida tecnica

Stiamo vivendo una fase di transizione energetica da un modello basato su combustibili fossili a uno basato su fonti rinnovabili e il gas naturale rappresenta una fonte a basso contenuto di carbonio, quindi, con minori emissioni di CO₂ a parità di energia prodotta. Ecco che il metano, componente principale del gas naturale, diventa uno dei protagonisti dell’attuale scenario energetico ed è una delle principali fonti da cui si ottiene il metanolo passando dal syngas (o gas di sintesi). Proprio in questa fase si integra la tecnologia innovativa Short Contact Time - Catalytic Partial Oxidation (SCT-CPO), che abbiamo sviluppato congiuntamente a Sabic, caratterizzata da un’alta efficienza energetica e da un design compatto che la rende versatile e installabile direttamente su piattaforme off-shore o navi. A questo punto il syngas prodotto direttamente dal gas naturale può rientrare nei processi di sintesi del metanolo o anche di altri cicli produttivi, guadagnando in termini di efficienza e riducendo le emissioni di CO2. In fase di configurazione è il progetto Waste to Methanol che prevede l’installazione presso la raffineria di Livorno di un impianto per la produzione di metanolo a partire da rifiuti solidi urbani, ovvero CSS (combustibile solido secondario, ottenuto dalla componente secca dei rifiuti non pericolosi della raccolta differenziata) e plasmix (plastiche non riciclabili). La reazione avviene in ambiente chiuso, quindi senza emissioni dirette  e in condizioni di alta temperatura tali da non permettere la formazione di diossine e altri composti organici tossici, portando alla vetrificazione del materiale inerte presente nella carica. Le emissioni sono sensibilmente ridotte rispetto a quelle legate al processo di termovalorizzazione e consistono soprattutto in CO2 ad elevata purezza che può essere resa disponibile per altre applicazioni. La sfida è ottenere metanolo direttamente dalla riduzione della CO2 con idrogeno generato dall’elettrolisi dell’acqua tramite energia rinnovabile, dando origine a un ciclo produttivo neutro dal punto di vista dell’impatto carbonico.

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Sul Gas Naturale - Energy Transition | Eni Video Channel

Integrazione industriale

Il ciclo del metanolo ha tutte le caratteristiche per integrarsi con le nostre attività poiché comprende l’impiego, come materia prima, di prodotti e sottoprodotti dell’industria energetica, come il metano dei giacimenti di gas naturale o gas associato all’olio. Un processo produttivo ancora più interessante è quello che impiega la CO₂, perché in questo caso può rappresentare un modo per riutilizzare quella prodotta dalle operazioni Oil&Gas o da altre attività industriali. Il fatto di poter essere direttamente utilizzabile in motori a combustione, inoltre, rende il metanolo distribuibile per il consumo: come combustibile per navi o centrali elettriche e come additivo in carburanti per l’autotrazione. Con FCA abbiamo sviluppato un nuovo carburante “A20” caratterizzato da un elevato numero di ottano e un basso livello di emissioni in ragione del suo contenuto di alcoli: 15% di metanolo e 5% di etanolo. La sperimentazione condotta con cinque Fiat 500 della flotta Eni Enjoy a Milano ha confermato la riduzione del tasso emissivo. Essendo un liquido, infine, una volta prodotto il metanolo può essere stoccato e trasportato molto più facilmente, aprendo interessanti opportunità di commercializzazione sui mercati internazionali.

L’impatto sull’ambiente

Il metanolo sta risvegliando molte aspettative nel mondo dell’energia, tanto che George Olah, professore alla University of Southern California e premio Nobel per la chimica nel 1994, parla di “Economia a metanolo”. Per le sue caratteristiche intrinseche e per il tipo di processi industriali da cui lo si ottiene, infatti, questo alcool può generare cicli produttivi virtuosi secondo i principi dell’economia circolare. Producendo metanolo dal metano o dalla CO2 associati ai giacimenti, ad esempio, si contribuisce alla neutralità carbonica di molti processi dell’industria energetica. Utilizzato in motori di nuova concezione e integrandolo a una rete di infrastrutture specifiche, in un futuro non lontano possiamo immaginare di poterlo ottenere dalla anidride carbonica raccolta on-board dai veicoli e poi conferita alle stazioni di servizio, creando un ciclo produttivo a basse emissioni per i carburanti per l’autotrazione.

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ENI TALK#3 - Un giro sulla mobilità circolare