Re: Temperatura massima raggiunta bruciando "qualcosa"

From: Gino Di Ruberto IK8QQM - K8QQM <gino.diruberto_at_gmail.com>
Date: Tue, 24 Sep 2019 05:06:12 -0700 (PDT)

Il giorno venerdì 20 settembre 2019 12:00:03 UTC+2, Soviet_Mario ha scritto:

> Tempo fa avevo letto la proposta dell'uso di IDROGENO (in
> surplus da fonti rinnovabili) come trattamento per
> effettuare (secondo i casi) sia gassificazione sia/oppure
> "liquefazione" di rifiuti più vari (l'acqua non osta ergo
> non serve nemmeno levare l'umido).
>
> L'idrogeno a T abbastanza alta (quanto non so ... 800 ? 900
> ?) è un reagente versatilissimo adatto ad estrarre tutto
> l'utile da rifiuti qualsiasi, purché usato in largo eccesso
> e anche ad alta pressione (a quelle T si agisce di forza
> bruta e non serve la catalisi, ergo niente rischi di scarsa
> durata dei catalizzatori). La presenza di vapore
> surriscaldato aiuta in caso si operi a T tali da formare
> anche carbone, per recuperarlo
>

Grazie Mario. Questo metodo mi interessa moltissimo. Avresti qualche fonte bibliografica, o in rete, da segnalarmi per approfondire?

> A seconda della drasticità del trattamento, il mix in
> alimentazione vedrebbe tutti gli elementi volatilizzabili (i
> "non metalli") portati alla loro minima valenza negativa
>
> O => H2O
> S => H2S / SOx(2-) se ci sono ceneri metalliche
> C => CH4
> P => PH3 (non proprio facillima) / PO4(3-) se ci sono ceneri
> metalliche
> Cl => HCl / Cl(-) se ci sono ceneri metalliche
>
> e una notevole parte dei metalli (escluso magnesio e
> alluminio), ergo Fe, Zn, Cu, Pb, Sn, Ni => tutti quanti
> ricondotti a metalli liberi, più o meno coesi o
> pulverulenti, qualora ossidati.
>
> Tutta la prima lista è fatta o di minerali "inerti" nelle
> ceneri oppure di idruri volatili, tra l'altro molto facili
> da separare, o per condensazione (H2O, che sarà di sicuro
> una frazione imponente) o per "scrubbing" basico (H2S, HCl,
> eventuali tracce di SO2
>
> Il fatto di lavorare in fase GAS (omogeneo) rende lo
> scrubbing facile, veloce e quantitativo.
> Anche il recupero dell'idrogeno residuo potrebbe essere
> fatto, anche se non necessario forse (aumenta il potere
> calorifico del gas)
>
>
> Regolando P, T, tempi di contatto e la stechiometria
> (rapporti rifiuti/H2), si può massimizzare la resa in
> frazioni liquide (idrocarburi più pesanti del metano, che è
> il prodotto più stabile "termodinamico" tra C e H).
>
> I liquidi sono considerati più pregiati e comodi per la
> attuale "mobilità" con motori a combustione. Ma imho la
> maggiore pulizia di una gassificazione completa sarebbe
> auspicabile.
>
>
> Ora non ho dati (e anche li avessi non saprei farci conti),
> ma spannometricamente credo che una pirolisi riducente
> "convenzionale" (non mediata da fonti elettromagnetiche)
> potrebbe essere più economica rispetto all'uso di torce RF o
> microonde. Però non so : non saprei nemmeno come stimare
> l'efficienza del trasferimento di energia delle em al
> plasma, non so i tempi di contatto né niente. Non ho mai
> letto di impianti ad alta potenza di tal genere fatti per
> gestire molte Ton al giorno diciamo.
>


Naturalmente nemmeno io ho dati sul metodo con l'idrogeno e quindi non sono in grado di operare un confronto, però posso scriverti alcune cose sulle torce al plasma per risponderti parzialmente:

• solo nelle torce ICP
https://it.wikipedia.org/wiki/Plasma_accoppiato_induttivamente
viene impiegata radiofrequenza o microonde;

in molte torce al plasma impiegate per i rifiuti (o per il taglio al plasma) di solito il plasma è ottenuto semplicemente sottoponendo un flusso di gas, detto "gas vettore", tipicamente una miscela di argon (predominante), elio ed idrogeno, fonte:
https://www.pangas.ch/it/processes/cutting_joining_and_heating/arc/plasma_welding/index.html
(è poi presente anche del "gas di protezione")


ad una opportuna differenza di potenziale; ciò fa sì che tra due elettrodi (opportunamente raffreddati con gas e acqua) si stabilisca un arco elettrico e circoli una corrente continua (o comunque lentamente variabile) anche di centinaia di A (ovviamente non parliamo di torce per saldatura di piccole dimensioni magari destinate agli hobbisti, con cui si possono avere correnti anche di soli 0,3 A, fonte:
https://www.pangas.ch/it/processes/cutting_joining_and_heating/arc/plasma_welding/index.html,
es. qui sono presentati modelli per lo sfondamento di acciaio inox con i quali si può arrivare fino a 800 A
https://www.hypertherm.com/it/our-company/our-product-lines/hyperformance-plasma-cutting-systems/?region=EMEA
ma nel caso di torce presenti in grandi impianti si può arrivare anche fino a 4000 A,
fonte:
https://doc.studenti.it/appunti/tecnologia/2/lavorazioni-plasma.html
);

la temperatura raggiunta dal plasma che forma l'arco elettrico, tipica per le torce negli impianti di smaltimento dei rifiuti, è pari a 16000 °C, fonte:
vedi documento (che ora in rete non si trova più) allegato alla mia lettera
https://drive.google.com/file/d/0B1HAjDQZDrJbZjY3ZTQ2YjYtMTdhZS00YjYxLTk2OTYtYTI0ZGJiY2Q0NzQ0/view
punto 2, p.8;
uno schema di impianto è accennato qui
http://www.italplasma.com/italplasma2012/index.php/torcia-al-plasma .

• I prodotti ottenuti sono i seguenti:

• • da una parte, come sai molto meglio di me :-),

dai composti organici presenti nei rifiuti, con l'immissione controllata di acqua che ne provoca l'ossidazione parziale, si ottiene il syngas, insieme dei cosiddetti "gas effluenti" che sono
H_2, CO, CO_2, vapore acqueo
fonte: documento allegato alla mia lettera
https://drive.google.com/file/d/0B1HAjDQZDrJbZjY3ZTQ2YjYtMTdhZS00YjYxLTk2OTYtYTI0ZGJiY2Q0NzQ0/view
punto 4, p.8
e il syngas, assolutamente, non va in atmosfera perché viene immagazzinato nell'impianto per la successiva produzione di energia,
fonte: lo stesso punto 4;
il syngas, infatti, necessita di essere raffreddato e depurato, subendo quindi trattamenti di "quenching" e "scrubbing"
vedere:
documento allegato alla mia lettera
https://drive.google.com/file/d/0B1HAjDQZDrJbZjY3ZTQ2YjYtMTdhZS00YjYxLTk2OTYtYTI0ZGJiY2Q0NzQ0/view
punto 8, p.10
e
http://www.italplasma.com/italplasma2012/index.php/torcia-al-plasma
sezione "Applicazioni",
anche se, come puoi leggere nella stessa sezione "Applicazioni",

"Viste le elevate temperature, i legami molecolari dei componenti organici dei materiali da processare si scindono per cui i gas effluenti (syngas) risultano relativamente puliti.";

riguardo all'energia prodotta con il syngas,
"Nel caso di una torcia della capacità [di smaltimento] di 450.000 ton/anno, il syngas
prodotto dall’impianto può produrre da 80 a 120 MWh di energia elettrica
al giorno"
vedere:
documento allegato alla mia lettera
https://drive.google.com/file/d/0B1HAjDQZDrJbZjY3ZTQ2YjYtMTdhZS00YjYxLTk2OTYtYTI0ZGJiY2Q0NzQ0/view
punto 8, inizio p.11,
valore che, però, rispetto a quando inviai la lettera (2011), negli ultimi anni potrebbe essere migliorato

(contro gli 0,6 GWh = 600 MWh al giorno di energia elettrica + 200 MWh di calore per riscaldamento di un termovalorizzatore di uguale capacità di smaltimento,
vedere stesso punto 8, p.10);


confrontando il valore di energia prodotta in un giorno, indicato poc'anzi, con le potenze massime che si possono sviluppare all'interno del reattore al plasma, dell'ordine di 200 MW, fonte:
http://www.italplasma.com/italplasma2012/index.php/torcia-al-plasma
sezione "La tecnologia",

si potrebbe pensare erroneamente che una torcia al plasma necessiti di assorbire più energia di quanto ne produca, ma ciò è falso, visto che quei 200 MW sono solo un valore di picco;
infatti, come puoi leggere alla stessa pagina
http://www.italplasma.com/italplasma2012/index.php/torcia-al-plasma
ma alla sezione "Che cos'è il plasma",

"Le osservazioni critiche sul fatto che un impianto al plasma sia avido di energia sono smentite dal fatto che, fatto cento la produzione di energia, il ciclo produttivo ne utilizza solo il 25%. Inoltre nessun altra tecnologia massimizza l'energia prodotta come un impianto al plasma.".




• • mentre, d'altra parte, dai componenti inorganici presenti nei rifiuti (es. metalli pesanti), i cui prodotti (insieme alle piccole quantità di microinquinanti estratte dal syngas) vanno a finire nella parte fusa sul fondo del reattore, si ottiene una scoria vetrosa di aspetto lavico simil-ossidiana nella quale tali prodotti sono completamente inertizzati; infatti, come puoi leggere nel documento allegato alla mia lettera
https://drive.google.com/file/d/0B1HAjDQZDrJbZjY3ZTQ2YjYtMTdhZS00YjYxLTk2OTYtYTI0ZGJiY2Q0NzQ0/view
punto 6, p.9
"La scoria vetrosa (simil-ossidiana), sottoposta a prove di lisciviazione, si è
dimostrata assai poco lisciviabile (il rilascio della maggior parte degli
elementi inglobati è sotto i limiti di rilevazione e, ove rilevabile, è di
almeno 100 volte sotto i severi limiti di US-EPA); essendo un inerte, è
riciclabile per numerosi impieghi nel settore delle costruzioni..."

> Anche gestire flussi di Ton di H2 compresso non sarebbe uno
> scherzo cmq. Ci vorrebbero dei bei elettrolizzatori e
> qualche accumulo.
>
>
> P.S.
> nell'ottica della decarbonizzazione di tutte le filiere, non
> sarebbe male nemmeno prevedere un qualche processo inverso a
> quel che facciamo noi : che emulasse una RI-FOSSILIZZAZIONE.
>
> Questo si potrebbe fare con una pirolisi "secca", senza
> ossidanti (aria) aggiunti, senza idrogeno (o col minimo di H
> necessario a desossigenare ma non oltre) aggiunto, e
> possibilmente pure col minimo di acqua (miscele ben seccate
> a caldo).
> Una pirolisi spinta di questo genere e prolungata tende a
> formare (oltre a frazioni gassose stabili tipo gli
> onnipresenti CO2 e CH4 e un po' di CO) anche MOLTO CARBONIO
> elementare in forme più o meno amorfe.
> Il carbonio è idoneo ad essere "stoccato" a tempo
> indeterminato o usato come materiale da costruzione eterno.
> L'idea è stata anche proposta (in che forma esattamente non
> ricordo) da Rubbia. L'importante sarebbe garantirci sulla
> grana cristallina di questo carbonio antropogenico, non
> vorremmo ritrovarci sepolti in nanoparticelle in grado di
> penetrare ovunque. Sarebbe uno dei pochi processi carbon
> NEGATIVE a tempo illimitato (laddove ad es. una foresta che
> cresce è certamente simile, ma non per sempre, perché dopo
> qualche secolo il carbonio torna CO2).
>

Anche questa è un'idea interessantissima.
Grazie nuovamente.
Ciao.
--
Gino Di Ruberto, IK8QQM
(american callsign K8QQM),
ID DMR: 2228273
Received on Tue Sep 24 2019 - 14:06:12 CEST

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