Tecnologie per lo Sviluppo Energetico Sostenibile

Codice:
SSD: ING-IND/25

L’Insegnamento, che dà diritto a 9 crediti formativi, è a scelta autonoma dello studente e si tiene al I Semestre. Viene svolto in 72 ore di lezione. Le lezioni sono svolte principalmente con l’ausilio delle dispense del docente. L’insegnamento non prevede alcuna propedeuticità. L’esame si svolge con una prova scritta ed un colloquio orale.

Obiettivi formativi:

La sfida globale per uno sviluppo sostenibile dev’essere supportata da uno sfruttamento di fonti di energia fossile a basso impatto ambientale e dal predominante ricorso a nuove fonti alternative in grado di salvaguardare il delicato equilibrio naturale. L’insegnamento fornisce gli strumenti e le competenze tecnologiche per operare in un quadro di sviluppo energetico sostenibile. In epoca di cambiamenti climatici, la limitazione delle emissioni di anidride carbonica può e dev’essere perseguita o attraverso la cattura e stoccaggio del carbonio (CCS) a valle delle fonti di emissioni (principalmente derivanti da produzione di energia da fonti fossili) o attraverso la sostituzione delle fonti energetiche, rivolgendo l’attenzione verso quelle rinnovabili (biogas, biometano, biocombustibili liquidi) o quelle prive di carbonio (energia solare, idrogeno, celle a combustibile). In un quadro di economia circolare, la strategia di cattura e utilizzo di anidride carbonica (CCU) vede quest’ultima come una risorsa per la sua trasformazione in prodotti a valore aggiunto quali combustibili, composti chimici, intermedi di sintesi e plastiche attraverso processi industriali innovativi e a supporto di uno sviluppo tecnologico sostenibile ed eco-compatibile.

Contenuti:

Impatto ambientale della produzione di energia. Schemi di cattura di CO2 per impianti di potenza. Processi di cattura e stoccaggio di anidride carbonica (CCS): Tecnologie di separazione (assorbimento fisico, assorbimento chimico, processi a membrana, adsorbimento con sistemi rigenerativi (TSA, PSA, VPSA), separazione criogenica) – Stoccaggio di CO2: confinamento geologico (Enhanced Oil Recovery), confinamento oceanico, carbonatazione minerale. Applicazioni energetiche di separazione di CO2: upgrading di biogas a biometano, produzione di bio-GNL. Processi di cattura e utilizzo della CO2 (CCU): Conversione diretta (produzione di chemicals, produzione di combustibili, fotocatalisi, fotoelettrocatalisi) – Conversione indiretta (produzione syngas e conversione Fisher-Tropsch, processi elettrolitici, processi elettrochimici, processi termochimici). Fonti di energia per processi di conversione: celle a combustibile (fuel cells), energia solare (Concentrated solar panel), produzione di idrogeno.

Materiale didattico:

Dispense dell’insegnamento disponibili sul sito docente.

Testi disponibili nella biblioteca della Scuola Politecnica e delle Scienze di Base:

– J.M. Coulson, J.F. Richardson – Chemical Engineering Volume 2 – Butterworth-Heinemann

– W.L. Mc Cabe, J.C.Smith – Unit Operation of Chemical Engineering – Mc Graw Hill

– B. Smit, J.R. Reimer, C.M. Oldenburg, I. C. Bourg, Introduction to Carbon Capture and Storage – Imperial College Press

– S. Rackley, Carbon Capture and Storage – Elsevier

– P. Styring, E.A. Quadrelli, K. Armstrong Eds., Carbon Dioxide Utilisation – Closing the Carbon Cycle – Elseviei