E-fuels from Residues gasification and green H2 for bio-MEthane Synthesis

Descrizione del progetto

Il progetto, in collaborazione con le Univ dell’Aquila (capofila) e di Teramo, mira a sviluppare, testare e dimostrare un sistema innovativo per lo stoccaggio dell’idrogeno e la sua conversione in combustibili sintetici/derivati, in linea con l’obiettivo di ridurre del 70% le emissioni di gas serra rispetto ai combustibili fossili. Il concept integra la produzione di Bio-SNG (1–5 Nm³/h) da syngas proveniente da un’unità di gassificazione con un processo Power-to-Gas (P2G).

Nel processo di pretrattamento, l’Università di Roma Tor Vergata contribuisce in modo specifico tramite un reattore di pirolisi, che consente di migliorare il comportamento del gassificatore e la qualità/gestibilità del flusso in ingresso alla gassificazione.

Per rispondere alla futura esigenza (entro il 2050) di stoccaggio settimanale e mensile dei surplus elettrici da fonti rinnovabili (fotovoltaico ed eolico), l’idrogeno necessario ad arricchire il syngas e massimizzare l’efficienza della metanazione viene prodotto tramite elettrolisi del vapore in una cella ad ossidi solidi (SOEC, fino a 25 kWe), alimentata con l’energia in eccesso disponibile in rete.

Un corretto dimensionamento dell’elettrolizzatore consente di ottenere, in ingresso al metanatore, un rapporto H₂/(CO+CO₂) pari a circa 3–4, permettendo la conversione completa del carbonio presente nel gas direttamente in Bio-SNG con CH₄ >95%. In questo modo si evitano le fasi tipiche di Water-Gas Shift e upgrading, con una significativa semplificazione impiantistica e tecnologica. L’approccio consente inoltre di “immagazzinare” l’idrogeno prodotto trasformandolo in un combustibile flessibile e strategico come il Bio-SNG, come richiesto dal bando.

Il progetto prevede l’implementazione di un modello di sistema, a cura dell’Università di Roma Tor Vergata, che consenta di rappresentarne il comportamento al variare del feedstock e delle principali condizioni operative.

Sito progetto: www.ermesprogetto.it

Struttura del Progetto

Gli Obiettivi Realizzativi (OR) rappresentano le principali linee di attività in cui è organizzato il progetto ERMES. Ciascun OR raggruppa un insieme coordinato di attività tecniche e gestionali, affidate ai diversi partner, che nel loro complesso coprono tutte le fasi di sviluppo della tecnologia: dalla ricerca sperimentale alla validazione su scala pilota, fino alla valutazione delle prestazioni e alla valorizzazione dei risultati.

• OR1 – Management e Dissemination
• OR2 – Disponibilità e caratterizzazione di biomasse e rifiuti. Pretrattamento tramite pirolisi di biomasse e rifiuti
• OR3 – Test su gassificatori da banco con integrata candela catalitica e non catalitica
• OR4 – Test di catalizzatori di processo in microreattori e selezione dei sorbenti di processo
• OR5 – Simulazioni e test di metanazione
• OR6 – Installazione e test dell’intero sistema
• OR7 – Integrazione del sistema
• OR8 – Simulazioni di processo a differenti scale, analisi tecnico economica, LCC e LCA
• OR9 – Exploitation-sfruttamento dei risultati (ISES)

L’Università degli Studi di Roma Tor Vergata è leader degli OR2, OR8 e OR9 sotto il coordinamento del Prof. Vincenzo Mulone.

Dipartimenti coinvolti

Dipartimento di Biologia
Dipartimento di Ingegneria Civile e Informatica
Dipartimento di Ingegneria Elettronica
Dipartimento di Ingegneria Industriale

Personale nel Progetto

Responsabile Scientifico: Prof. Vincenzo Mulone

Massa critica:
Lorenzo Bartolucci
Stefano Cordiner
Giulia Costa
Silvano Cruciani
Francesco Lombardi
Pietro Mele
Blasco Morozzo della Rocca
Vincenzo Mulone
Stefano Paoloni
Roberto Pizzoferrato
Cristiano M. Verrelli
Ugo Zammit
Daniela Zingaretti

Referente amministrativo: Dott.ssa Marina Carlotti

Personale reclutato

Durante il progetto ERMES, l’Università di Roma Tor Vergata ha reclutato 5 unità di personale, di cui 3 di genere femminile. I reclutati nel progetto comprendono:

• ricercatori
• dottorandi
• borsisti
• assegnisti di ricerca

• Uomini (40%)

• Donne (60%)

Le attività di Tor Vergata nel Progetto ERMES

L’Università di Roma Tor Vergata contribuisce al progetto sviluppando e validando la sezione di pretrattamento termo-chimico basata su pirolisi veloce, tramite un reattore prototipale dedicato. Tale unità ha lo scopo di studiare in modo sistematico il comportamento di diversi feedstock (biomasse/residui con caratteristiche differenti per umidità, contenuto di ceneri, frazione volatile e composizione elementare), valutandone l’idoneità alla successiva gassificazione e l’impatto sulle prestazioni complessive del sistema.

In particolare, Tor Vergata si occuperà di:

• Progettazione, messa a punto e sperimentazione del reattore prototipale di pirolisi veloce, definendo le condizioni operative (ad es. temperatura, tempi di residenza, modalità di alimentazione) più efficaci
• Caratterizzazione dei prodotti di pirolisi (frazioni solida/liquida/gassosa) e analisi del loro effetto sulla catena di processo, con l’obiettivo di ottenere un flusso in ingresso più stabile e “gestibile” per la gassificazione.
• Ottimizzazione del processo di pretrattamento per migliorare il comportamento del gassificatore: riduzione di criticità legate a variabilità della biomassa, formazione di composti indesiderati e instabilità del syngas, con conseguente incremento di affidabilità e continuità operativa.
• L’Unità di Tor Vergata si occuperà inoltre del modello del sistema complessivo, in modo da poter rappresentare l’impianto nella sua complessità, al variare del feedstock e delle principali condizioni operative. Particolare attenzione sarà dedicata alla validazione sperimentale dei diversi sottosistemi, e dello studio delle caratteristiche del ciclo di vita.