IT202000031562A1 - Impianto e metodo per la produzione di ossido o idrossido decarbonizzato utilizzando carbonato ed energia elettrica - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
IMPIANTO E METODO PER LA PRODUZIONE DI OSSIDO O
IDROSSIDO DECARBONIZZATO UTILIZZANDO CARBONATO ED
ENERGIA ELETTRICA
[0001] Forma oggetto della presente invenzione un metodo e un sistema per la produzione di ossido o idrossido decarbonizzato utilizzando carbonato ed energia elettrica.
[0002] Sono noti da tempo gli effetti dei cosiddetti ?gas serra? sul clima e soprattutto la correlazione tra concentrazione in atmosfera di CO2 (diossido di carbonio o anche anidride carbonica) e riscaldamento globale.
[0003] Gli sforzi della comunit? scientifica e della politica mondiale negli ultimi anni sono concentrati nel tentativo di contrastare l?aumento delle emissioni di gas serra in atmosfera, per evitare il fenomeno del riscaldamento globale, cio? l?aumento della temperatura media a livello globale.
[0004] In modo in s? noto, si sono promosse a livello internazionale molteplici iniziative finalizzate al contenimento delle emissioni di CO2 in atmosfera: merita citare tra le altre il protocollo di Kyoto nel 1997 e l?accordo di Parigi nel 2015.
[0005] Le forme individuate dalla comunit? scientifica per evitare il riscaldamento globale sono molteplici e riguardano sostanzialmente la diminuzione dell?utilizzo di combustibili fossili come carbone, petrolio e gas naturale favorendo lo sviluppo di energie rinnovabili come l?energia idraulica, eolica, solare, da biomasse e di combustibili a zero emissioni come l?idrogeno o l?ammoniaca.
[0006] Inoltre molti sforzi della comunit? internazionale sono focalizzati verso il miglioramento dell?efficienza nell?uso dell?energia, come nel caso dell?illuminazione con lampade a basso consumo, verso il trasporto con nuove generazione di motori ad alta efficienza e, nell?ambito della generazione elettrica, verso la sostituzione di vecchie ed inefficienti centrali a carbone o ad olio combustibile con nuovi impianti a ciclo combinato con turbina a gas e turbina a vapore, aventi rendimenti energetici prossimi al 60%.
[0007] Nonostante lo sforzo tecnologico in atto nelle nazioni pi? avanzate, le previsioni di note istituzioni internazionali sulla necessit? di energia a livello globale nei prossimi anni indicano un forte aumento della domanda di energia elettrica, di energia termica per l?industria e di carburanti per il trasporto.
[0008] Conseguentemente queste previsioni indicano un aumento costante dell?uso di fonti fossili come petrolio, carbone e gas naturale, soprattutto da parte di paesi emergenti, di recente industrializzazione e in via di sviluppo. Tale consumo ? infatti favorito dalla enorme disponibilit? di queste risorse e dalla scoperta di nuovi giacimenti e tecniche per la loro estrazione, fattori questi che nel complesso rendono queste fonti di energia economicamente vantaggiose.
[0009] Utilizzando i dati previsti da questi autorevoli studi, non solo non si prevede a livello globale una diminuzione di emissioni di CO2 per contrastare il riscaldamento globale, ma si prevede invece un sostanziale aumento delle emissioni stesse nei prossimi 50 anni, dovuto principalmente all?aumento della popolazione mondiale e alla nuova industrializzazione di interi paesi.
[0010] Gli effetti catastrofici di tale situazione sul clima sono facilmente intuibili e difficilmente evitabili soprattutto perch? le nazioni in via di sviluppo ritengono che l?opzione delle energie rinnovabili sia troppo sofisticata e costosa e sono orientate pi? a programmi di sviluppo economico a breve termine che al contenimento delle emissioni di CO2 e alle problematiche ambientali.
[0011] Una delle industrie che saranno oggetto della futura decarbonizzazione dell?economia ? rappresentato dall?industria della calce.
[0012] Il processo di calcinazione che trasforma i carbonati (calcari e dolomiti) in ossidi produce grandi quantit? di CO2 principalmente provenienti dalla decomposizione del minerale ad alta temperatura e secondariamente dai combustibili utilizzati.
[0013] E? quindi impossibile decarbonizzare il settore della calce se non si dispone di uno stoccaggio permanente di CO2 anche se i combustibili utilizzati nel processo di calcinazione fossero completamente rinnovabili.
[0014] Sono state proposte differenti tecnologie per poter produrre ossidi con cattura della CO2 ma con tutte le tecnologie proposte rimane il problema dello stoccaggio permanente delle emissioni di CO2 prodotte nel processo.
[0015] In modo in s? noto le tecnologie di cattura e stoccaggio della CO2 sono dette comunemente CCS (Carbon Capture and Storage).
[0016] Le principali tecnologie CCS (Carbon Capture and Sequestration) proposte e note sono:
- il sequestro della CO2 in acquiferi salini profondi, metodo riconosciuto e promosso dall?Unione Europea mediante apposita direttiva del 2009;
- il sequestro della CO2 direttamente nel fondale degli oceani, in forma liquida;
- il sequestro della CO2 in carbonati di calcio o silicati di calcio, diretta o con l?uso di peptoidi, nota come Mineral Carbonation;
- il sequestro della CO2 in pozzi petroliferi dove viene iniettata per aumentare la produzione di petrolio del pozzo stesso con una tecnologia chiamata EOR (enhanced oil recovery);
- il sequestro della CO2 in forma di bicarbonati di metalli alcalino terrosi come il bicarbonato di calcio e di magnesio.
[0017] Nonostante ci siano varie alternative tecnologiche a disposizione, uno dei problemi pi? importanti ancora da risolvere risulta essere il proibitivo costo della cattura della CO2 e la limitata disponibilit? di stoccaggi permanenti della CO2 prodotta per offrire nel mercato prodotti a base di calce decarbonizzati.
[0018] Come si pu? immediatamente comprendere, esiste la necessit? di individuare una tecnologia che permetta di realizzare la produzione di ossidi mediante il processo di calcinazione dei carbonati con tecnologie semplici e di risolvere a un costo accettabile il problema dello stoccaggio della CO2 in forma distribuita sul territorio.
[0019] Il compito della presente invenzione ? quello di rendere disponibile un metodo ed un sistema che possa permettere l?efficiente generazione di ossidi mediante la calcinazione dei carbonati con stoccaggio permanente della CO2 con minori costi rispetto alle tecnologie note.
[0020] Tale scopo e tali compiti vengono raggiunti mediante un sistema ed un metodo per la produzione di ossido secondo la rivendicazione 1.
[0021] Per meglio comprendere l?invenzione ed apprezzarne i vantaggi, vengono di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative e non limitative, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la figura 1 ? una vista schematica di un impianto per la produzione di ossido decarbonizzato secondo l?invenzione;
- la figura 2 ? una vista schematica di una possibile forma di realizzazione dell?impianto per la produzione di ossido decarbonizzato completo di sistema di misurazione e regolazione della qualit? della miscela ionica rilasciata in mare secondo l?invenzione;
- la figura 3A ? una vista schematica di una possibile forma di realizzazione dell?impianto per la produzione di idrossido decarbonizzato secondo l?invenzione;
- la figura 3B ? una vista schematica di una possibile forma di realizzazione dell?impianto per la produzione di ossido decarbonizzato secondo l?invenzione;
- la figura 4 ? una vista schematica di una possibile forma di realizzazione dell?impianto per la produzione di idrossido decarbonizzato secondo l?invenzione;
- la figura 5 ? il grafico dell?equilibrio di 2270 kg di calcite e 1000 kg di CO2 in acqua di mare in funzione del pH e della quantit? di acqua; - la figura 6 ? il grafico dell?andamento della quantit? di CO2 residua dopo un tempo di permanenza di 100000 s nel contattore con 2270 kg CaCO3 con dimensione 10 micron e 1500 m3 di acqua in funzione della pressione in bar;
- la figura 7 ? un bilancio di massa ed energia di una possibile forma di realizzazione dell?impianto per la produzione di idrossido decarbonizzato secondo l?invenzione;
- la figura 8 ? un bilancio di massa ed energia di una possibile forma di realizzazione dell?impianto per la produzione di idrossido decarbonizzato secondo l?invenzione.
[0022] Nella descrizione si far? inoltre riferimento al ?gas carbonico? intendendo con ci? una miscela di gas contenente prevalentemente CO2, ed eventualmente altre sostanze tra cui N2, O2, H2O, Ar, mentre quando si intende riferirsi al solo elemento chimico CO2 (diossido di carbonio) nella descrizione si utilizzer? CO2.
[0023] Nella descrizione si far? inoltre riferimento ai gas ?non solubili? intendendo con ci? l?insieme di gas poco solubili in acqua tra cui H2, CO, CH4, N2, Ar.
[0024] Nella descrizione si far? inoltre riferimento all??acqua?, intendendo con ci? l?acqua in fase liquida con le caratteristiche chimiche e di temperatura necessarie per l?utilizzazione nel processo secondo l?invenzione mentre quando si intende riferirsi al solo elemento chimico H2O nella descrizione si utilizzer? H2O.
[0025] Nella descrizione si far? inoltre riferimento al ?vapore? intendendo con ci? acqua in forma vapore con le caratteristiche di temperatura e pressione necessarie per l?utilizzazione nel processo secondo l?invenzione.
[0026] Nella descrizione si far? inoltre riferimento al ?mare? intendendo con ci? il mare propriamente detto ma anche l?oceano, un lago, un fiume o un qualsiasi specchio d?acqua salato o dolce.
[0027] Nella descrizione si far? inoltre riferimento al ?carbonato? intendendo qualsiasi roccia sedimentaria calcarea o dolomitica come la calcite, l?aragonite, la dolomite, la siderite, la magnesite, il marmo, ma anche qualsiasi altro materiale carbonatico come le conchiglie o i coralli.
[0028] Nella descrizione si far? inoltre riferimento al ?calcinatore elettrico? (o fornace elettrica) intendendo qualsiasi sistema elettrico ad atmosfera controllata, in s? noto, capace di calcinare il carbonato secondo le reazioni CaCO3 ? CaO CO2 (+183 kj/mol) o MgCO3 ? MgO CO2 (+118 kj/mol) . Il processo di calcinazione, in s? noto, avviene a temperature preferibilmente comprese tra i 600?C ed i 1200?C ed ? un processo endotermico. Il calcinatore elettrico ad atmosfera controllata non permette in contatto diretto della zona di calcinazione con l?aria ambiente mentre permette il flussaggio della zona di calcinazione eventualmente con vapore acqueo.
[0029] Nella descrizione si far? inoltre riferimento all??ossido?, intendendo con ci? il prodotto della calcinazione formato prevalentemente da ossido di calcio CaO o magnesio MgO ed in minor misura da altri materiali presenti nella roccia carbonatica con cui viene alimentato il calcinatore.
[0030] Nella descrizione si far? inoltre riferimento all??idrossido?, intendendo con ci? il prodotto della idratazione dell?ossido di calcio Ca(OH)2 o dell?ossido di magnesio Mg(OH)2 con le seguenti reazioni chimiche:
CaO H2O -> Ca(OH)2 (-64,8 kj/mol)
MgO H2O -> Mg(OH)2 (-37,0 kj/mol)
[0031] Nella descrizione si far? riferimento ai ?bicarbonati? intendendo con ci? i composti chimici Ca(HCO3)2 e/o Mg(HCO3)2
[0032] Nella descrizione di far? riferimento alle ?impurezze? intendendo con ci? le sostanze estranee presenti nel carbonato che non prendono parte alle reazioni chimiche nel reattore secondo l?invenzione.
[0033] Nella descrizione si far? riferimento al ?contattore?, intendendo con ci? un reattore in cui viene fatta reagire la CO2, il carbonato e l?acqua second la reazione CaCO3 CO2 H2O ? Ca(HCO3)2 dove il Ca pu? essere sostituito dall?Mg nel caso fosse presente nella roccia carbonatica. Tale reattore ? conosciuto in lingua inglese come ?limestone contactor? o ?calcite contactor? ed ? normalmente utilizzato per la remineralizzazione di acque potabili da impianti di osmosi inversa e pu? essere a letto fisso (updraft o downdraft), a letto fluido, pressurizzato od atmosferico.
[0034] Nella descrizione si far? riferimento alla ?miscela ionica? intendendo con ci? una miscela dove il carbonato presente si ? disciolto ed il Ca o il Mg si trovano in forma ionica.
[0035] Nella descrizione si far? riferimento alla ?miscela ionica tamponata? intendendo con ci? una miscela ionica dove il pH ? stato corretto, mediante addizione di un ossido o un idrossido, al valore desiderato.
[0036] Nella descrizione si far? riferimento all? ??cal? intendendo con ci? lo stato di saturazione della calcite (calcite saturation state) nell?acqua di mare.
[0037] Nella descrizione si far? riferimento al ?pH? intendendo con ci? la scala di misura che indica l'acidit? o la basicit? di un liquido che viene definita dalla seguente formula:
pH=-log10[H3O<+>]
[0038] Nella descrizione si far? riferimento all??alcalinit?? intendendo con ci? la quantit? di idrossidi OH-, carbonati CO3<2- >e bicarbonati HCO3<2->presenti nell?acqua di mare.
[0039] Nella descrizione si far? riferimento alla ?durezza? intendendo con ci? un valore che esprime il contenuto totale di ioni Ca<2+ >e Mg<2+ >presenti nell?acqua di mare.
[0040] Nella descrizione si far? inoltre riferimento alla ?sostanza tamponante? intendendo con ci? sia l?ossido che l?idrossido.
[0041] Nella descrizione si far? inoltre riferimento all??atmosfera?, intendendo con ci? qualsiasi luogo a contatto con l?aria atmosferica.
[0042] Nella descrizione si far? inoltre riferimento ad ?alta temperatura? intendendo con ci? una temperatura maggiore di 600?C.
[0043] Nella descrizione si far? inoltre riferimento alla ?temperatura ambiente? intendendo con ci? una temperatura minore di 50?C.
[0044] Nella descrizione si far? inoltre riferimento ad ?temperatura di preriscaldo? intendendo con ci? una temperatura compresa tra 50?C e 600?C.
[0045] Nella descrizione si far? inoltre riferimento alla ?pressione media del contattore? intendendo con ci? la pressione media ponderata a cui ? sottoposto il carbonato durante il tempo di permanenza nel contattore.
[0046] Nella descrizione si far? inoltre riferimento al concetto di ?decarbonizzato? intendendo con ci? un prodotto o in servizio che non comporta emissioni di CO2 in atmosfera, cio? dove la CO2 prodotta dal processo produttivo ? stata stoccata in forma permanente.
[0047] Nelle allegate figure, con il riferimento 100 ? indicato complessivamente l?impianto secondo l?invenzione.
[0048] Un primo aspetto dell?invenzione riguarda un impianto 100 per la produzione di ossido decarbonizzato . Facendo riferimento alla figura 1, l?impianto 100 comprende il calcinatore elettrico 10, il contattore 20, l?apparato per la correzione del pH 30 ed il dispositivo dosatore di ossido 40 in cui:
- il calcinatore elettrico 10 ? adatto a ricevere in ingresso un flusso di carbonato 110, l?energia elettrica 120 e a rilasciare in uscita almeno un flusso di gas carbonico 140 e almeno un flusso di ossido 130;
- il contattore 20 ? adatto a ricevere in ingresso il flusso di gas carbonico 140 rilasciato dal calcinatore elettrico 10, il flusso di carbonato 220, il flusso di acqua 210, ? adatto a far reagire il carbonato 220 con l?acqua 210 e la CO2 presente nel gas carbonico 140 secondo la reazione CaCO3 CO2 H2O? Ca(HCO3)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato) e a rilasciare in uscita almeno un flusso di miscela ionica 230;
- il contattore 20 ? dotato di mezzi per il rilascio di gas non solubili 221; - l?apparato per la correzione del pH 30 ? adatto a ricevere in ingresso almeno un flusso di ossido 440 ed il flusso di miscela ionica 230, ? adatto a far reagire la miscela ionica 230 con l?ossido 440 secondo la reazione CaO H2O 2CO2? Ca(HCO3)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato) e a rilasciare in uscita un flusso di miscela ionica tamponata 240;
- il dispositivo dosatore 40 ? adatto a ricevere in ingresso il flusso di ossido 130 rilasciato dal calcinatore elettrico 10 e a rilasciare in uscita una predeterminata quantit? di ossido 440 per alimentare l?apparato per la correzione del pH 30 ed eventualmente una quantit? di ossido 450 disponibile per l?uso.
[0049] In accordo con una forma di realizzazione dell?impianto 100 secondo l?invenzione e facendo riferimento alla figura 2, 3 e 5, l?impianto 100 comprende inoltre un?unit? di controllo 50 e un misuratore dei parametri chimici dell?acqua 51 adatto a misurare il pH e/o l?alcalinit? e/o la durezza della miscela ionica 230 o della miscela ionica tamponata 240 e a fornire la misurazione all?unit? di controllo 50 e in cui l?unit? di controllo 50 ? adatta a comandare il dispositivo dosatore 40 affinch? alimenti all? apparato per la correzione del pH 30 la quantit? di ossido 440 adeguata per ottenere una miscela ionica tamponata 240 con un pH desiderato.
[0050] In accordo con una forma di realizzazione dell?impianto 100 e facendo riferimento alla figura 3A, l?impianto 100 descritto sopra comprende inoltre un?unit? di produzione di idrossido 60 installata tra il calcinatore elettrico 10 ed il dispositivo dosatore 40 in cui:
- l?unit? di produzione idrossido 60 ? adatta a ricevere in ingresso almeno un flusso 130 di ossido rilasciato dal calcinatore elettrico 10, un predeterminato flusso di acqua 610, ? adatta a far reagire l?ossido (130) con l?acqua (610) secondo la reazione CaO H2O? Ca(OH)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato) e a rilasciare in uscita il flusso di idrossido 630 ed eventualmente, un flusso di vapore 620.
[0051] In accordo con una forma di realizzazione dell?impianto 100 e facendo riferimento alla figura 3B, l?impianto 100 descritto sopra comprende inoltre un?unit? di produzione di idrossido installata tra il dispositivo dosatore 40 e l?apparato per la correzione del pH 30 in cui:
- l?unit? di produzione idrossido 60 ? adatta a ricevere in ingresso almeno un flusso 440 di ossido rilasciato dal dispositivo dosatore 40, un predeterminato flusso di acqua 610, ? adatta a far reagire l?ossido (440) con l?acqua (610) secondo la reazione CaO H2O? Ca(OH)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato) e a rilasciare in uscita il flusso di idrossido 640 ed eventualmente, un flusso di vapore 620.
[0052] In accordo con una forma di realizzazione dell?impianto 100 e facendo riferimento alla figura 4, l?impianto 100 descritto sopra prevede inoltre che il flusso di vapore 620 rilasciato dall?unit? di produzione di idrossido 60 alimenti il calcinatore elettrico 10.
[0053] In accordo con una forma di realizzazione dell?impianto 100 e facendo riferimento alla figura 4, l?impianto 100 descritto sopra comprende inoltre un?unit? di preriscaldo carbonato 15 ed il in cui:
- l?unit? di preriscaldo carbonato 15 ? adatta a ricevere in ingresso il flusso di gas carbonico 140 ad alta temperatura rilasciato dal calcinatore elettrico 10, un flusso di carbonato 110 a temperatura ambiente e a rilasciare in uscita un flusso di gas carbonico 151 a temperatura ambiente ed un flusso di carbonato preriscaldato 111.
[0054] In forma in s? nota, l?unit? di preriscaldo carbonato 15 ? uno scambiatore di calore che pu? essere una unit? a contatto diretto in cui il flusso di gas carbonico viene in contatto diretto con il carbonato oppure pu? essere a contatto indiretto dove il carbonato e il gas carbonico rimangono sempre separati pur scambiandosi calore.
[0055] In accordo con una forma di realizzazione dell?impianto 100, il contattore 20 ha un volume che permette un tempo minimo di contatto dell?acqua 210 con il carbonato 220 di 20000 s e una pressione pressione media del contattore maggiore a 2 bara.
[0056] Si noti qui che il gas carbonico alimentato al contattore 20, pu? essere sia il gas carbonico (indicato con 140) proveniente direttamente dal calcinatore elettrico 10 oppure pu? essere il gas carbonico (indicato con 151) proveniente dall?unit? di preriscaldo del carbonato 15.
[0057] Si noti qui che il carbonato alimentato al calcinatore elettrico 10, pu? essere sia carbonato a temperatura ambiente (indicato con 110) o carbonato preriscaldato (indicato con 111).
[0058] Si noti qui che la sostanza tamponante alimentata all? apparato per la correzione del pH 30, pu? essere l?ossido (indicato con 440) oppure pu? essere l?idrossido (indicato con 640).
[0059] Si noti qui che la sostanza tamponante alimentata al dispositivo dosatore 40 pu? essere sia l?ossido (indicato con 130) rilasciato dal calcinatore elettrico 10 o l?idrossido (indicato con 630) rilasciato dall?unit? di produzione di idrossido 60 e che la sostanza tamponante rilasciata dal dispositivo dosatore 40 pu? essere sia l?ossido (indicato con 440 e 450) che l?idrossido (indicato con 640 e 650).
[0060] Un secondo aspetto dell?invenzione riguarda un metodo per la produzione di ossido decarbonizzato. Il metodo secondo l?invenzione comprende le fasi di:
- predisporre un calcinatore elettrico 10;
- alimentare al calcinatore elettrico 10 l?energia elettrica 120 ed il flusso di carbonato 110 in modo da ottenere la calcinazione del carbonato 110 secondo la reazione CaCO3 ? CaO CO2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dal calcinatore elettrico 10 il flusso di gas carbonico 140 e l?ossido 130;
- convogliare il flusso di gas carbonico 140;
- convogliare il flusso di ossido 130;
- predisporre un contattore 20;
- alimentare al contattore 20 il flusso di gas carbonico 140 prodotto dal calcinatore elettrico 10, un flusso predeterminato di acqua 210 e di carbonato 220 in modo che possa avvenire la reazione CaCO3 CO2 H2O ? Ca(HCO3)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dal contattore 20 il flusso di miscela ionica 230;
- convogliare la miscela ionica 230;
- predisporre un dispositivo dosatore 40:
- alimentare il flusso di ossido 130 al dispositivo dosatore 40;
- rilasciare in uscita dal dispositivo dosatore 40 un predeterminato flusso di ossido 440;
- convogliare il flusso di ossido 440;
- predisporre un apparato per la correzione del pH 30;
- alimentare l?apparato per la correzione del pH 30 con il flusso di miscela ionica 230 e con il flusso predeterminato di ossido 440;
- rilasciare in uscita l?apparato per la correzione del pH 30 il flusso di miscela ionica tamponata 240;
- disporre il flusso di miscela ionica tamponata 240 in mare.
[0061] Un terzo aspetto dell?invenzione riguarda un metodo per la produzione di idrossido decarbonizzato. Il metodo secondo l?invenzione comprende le fasi di:
- predisporre un calcinatore elettrico 10;
- alimentare al calcinatore elettrico 10 l?energia elettrica 120 ed il flusso di carbonato 110 in modo da ottenere la calcinazione del carbonato 110 secondo la reazione CaCO3 ? CaO CO2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dal calcinatore elettrico 10 il flusso di gas carbonico 140 ed il flusso di ossido 130;
- convogliare il flusso di gas carbonico 140;
- convogliare il flusso di ossido 130;
- predisporre un contattore 20;
- alimentare al contattore 20 il flusso di gas carbonico 140 prodotto dal calcinatore elettrico 10, un flusso predeterminato di acqua 210 e carbonato 220 in modo che possa avvenire la reazione CaCO3 CO2 H2O ? Ca(HCO3)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dal contattore 20 il flusso di miscela ionica 230;
- convogliare la miscela ionica 230;
- predisporre un?unit? di produzione idrossido 60;
- alimentare all?unit? di produzione idrossido 60 il flusso di ossido 130 ed il flusso predeterminato di acqua 610 in modo che possa avvenire la reazione CaO H2O? Ca(OH)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dall?unit? di produzione idrossido 60 almeno un flusso di idrossido 630 ed eventualmente un flusso di vapore 620;
- convogliare il flusso di idrossido 630;
- predisporre un dispositivo dosatore 40;
- alimentare al dispositivo dosatore 40 il flusso di idrossido 630
- rilasciare in uscita dal dispositivo dosatore 40 un predeterminato flusso di idrossido 640;
- convogliare il flusso di idrossido 640;
- predisporre un apparato per la correzione del pH 30;
- alimentare all?apparato per la correzione del pH 30 il flusso di miscela ionica 230 ed il flusso predeterminato di idrossido 640;
- rilasciare in uscita dall?apparato per la correzione del pH 30 il flusso di miscela ionica tamponata 240;
- disporre il flusso di miscela ionica tamponata 240 in mare.
[0062] In accordo con una forma di realizzazione, il metodo comprende inoltre le fasi di:
- predisporre un?unit? di controllo 50 e un misuratore dei parametri chimici dell?acqua 51 adatto a misurare il pH e/o l?alcalinit? e/o la durezza della miscela ionica 230 o della miscela ionica tamponata 240;
- fornire la misurazione del pH e/o dell?alcalinit? e/o della durezza dal misuratore di pH 51 all?unit? di controllo 50;
- comandare il dispositivo dosatore 40 mediante l?unit? di controllo 50 affinch? alimenti all? apparato per la correzione del pH 30 la quantit? di sostanza tamponante 440 o 640 corretta per ottenere una miscela ionica tamponata 240 con un pH desiderato.
[0063] Facendo riferimento alle figure 1,2,3 e 4, una persona esperta potr? vedere che il calcinatore elettrico 10 viene alimentato con carbonato 110 o 111 ed elettricit? 120 e rilascia l?ossido 130 ed il gas carbonico 140. Il calcinatore elettrico 10 ? alimentato da energia elettrica per generare il calore necessario per la calcinazione. L?energia elettrica pu? essere utilizzata in resistenze elettriche, generatori di microonde o sistemi ad induzione.
[0064] In forma in s? nota, la calcinazione del carbonato 110 avviene secondo la reazione CaCO3 ? CaO CO2, dove il Ca pu? essere sostituito dal Mg se presente nel carbonato 110, a temperature comprese tra circa 600? (MgCO3) e 1200?C (CaCO3) e a valori intermedi in funzione della composizione chimica del carbonato che pu? essere anche una dolomite CaMg(CO3)2 e della composizione chimica dell?atmosfera nel calcinatore.
[0065] In forma in s? nota, la reazione di calcinazione ? una reazione endotermica che richiede un 118 KJ/mol di calore nel caso della calcinazione del MgCO3 e 183 KJ/mol nel caso del CaCO3.
[0066] Una persona esperta pu? capire che la CO2 prodotta da una calcinazione elettrica ad atmosfera controllata genera un gas carbonico 140 formato da CO2 e tracce di gas non solubili eventualmente entrati con il carbonato 110 o 111 all?interno del calcinatore elettrico 10 o gas alimentati intenzionalmente al calcinatore elettrico 10 per migliorare le condizioni di processo come nel caso di vapore acqueo.
[0067] Facendo riferimento alla forma di realizzazione di figure 1, 2, 3 o 4, l?apparato 100 secondo l?invenzione comprende il contattore 20.
[0068] In forma in s? nota, il contattore 20 utilizza acqua 210 e carbonato 220 come mezzo per assorbire la CO2 dal flusso di gas carbonico 140 e formare la miscela ionica 230 secondo la reazione:
CO2(g) CaCO3(s) H2O => Ca<2+>(aq) 2HCO<3?>(aq) [1] dove il Ca pu? essere sostituito da Mg se presente nel carbonato 220.
[0069] In forma in s? nota, esistono diverse tipologie di contattori (limestone contactors or calcite contactors), in genere utilizzati per la remineralizzazione di acque potabili a valle di trattamenti di desalinizzazione.
[0070] In forma in s? nota, lo stoccaggio permanente della CO2 in forma di bicarbonati nel mare usando dei contattori ? stata proposta in diversi articoli scientifici e brevetti, tra cui merita citare il brevetto US 6,890,497 B2 dal titolo ?Method for extracting and sequestering carbon dioxide? e la domanda di brevetto italiano 102020000000037 dal titolo ?Impianto e metodo per il sequestro di CO2 con un condotto reattore a pressione crescente?.
[0071] In forma in s? nota, i contattori utilizzati per la remineralizzazione dell?acqua o il cui uso sia stato proposto per lo stoccaggio permanente della CO2 in forma di bicarbonati devono mantenere l?acqua in contatto con il carbonato sufficientemente sottosaturata, con un ?cal preferibilmente compreso tra 0,01 e 0,6, per permettere una cinetica di dissoluzione del carbonato sufficientemente rapida ed accettabile per un impianto industriale. Per questo motivo i contattori commerciali utilizzano un eccesso di CO2 nell?acqua, un pH in genere compreso tra 5 e 6 e un degassaggio finale della CO2 per riportare il pH dell?acqua a valori superiori a 7.
[0072] In forma in s? nota, le tecnologie di stoccaggio della CO2 mediante bicarbonati nel mare hanno, per quanto detto sopra, lo scarico di un?effluente acido (pH compreso tra 6 e 7), con ancora una quantit? importante di CO2 non reagita con il carbonato secondo la reazione [1]. Questo fatto risulta essere ambientalmente dannoso se lo scarico dell?effluente avviene nelle profondit? marine dove non c?? la possibilit? di degassaggio della CO2 o molto inefficiente (efficienze di stoccaggio CO2 di circa il 50%) dove lo scarico avviene in superficie con degassaggio della CO2 residua.
[0073] Una persona esperta capir? che neutralizzando tale acidit? presente nella miscela acida 230 con una sostanza tamponante 440 o 640, si potrebbe scaricare in mare un effluente con lo stesso pH naturale dell?acqua di mare e stoccare tutta la CO2 residua in forma di bicarbonati secondo la reazione Ca(OH)2 2CO2 H2O? Ca<2+ >+ (HCO3)2 , dove l?ione Ca<2+ >pu? essere sostituito dall?ione Mg<2+>, eliminando le problematiche ambientali e ottenendo una efficienza di stoccaggio della CO2 di circa il 100%.
[0074] In forma in s? nota, la reazione del Ca(OH)2 (dove il Ca pu? essere sostituito dal Mg se presente nel carbonato) con acqua di mare ? una reazione complessa a causa alla presenza di altri elementi chimici e quindi risulta che per ogni mole di Ca(OH)2 si riescano a neutralizzare da 1,50 a 1,79 moli di CO2 invece delle 2 moli previste dall?equazione Ca(OH)2 2CO2 H2O? Ca(HCO3)2.
[0075] Facendo riferimento alla forma di realizzazione di figure 1, 2, 3 o 4, l?apparato 100 secondo l?invenzione comprende l?apparato per la correzione del pH 30 in cui la miscela ionica 230 viene miscelata con una quantit? predeterminata di sostanza tamponante 440 o 640 sufficiente a ottenere il pH desiderato della miscela tamponata 240.
[0076] Una persona esperta pu? facilmente capire che la composizione della miscela ionica 230 rilasciata dal contattore 20 pu? contenere impurezze che ? conveniente vengano filtrate dalla miscela 230 mediante appositi filtri (non mostrati nella figura) posti tra il miscelatore 20 e l?apparato per la correzione del pH 30 oppure a valle dell?apparato per la correzione del pH 30.
[0077] Facendo riferimento alla forma di realizzazione di figura 2 e 4, l?apparato 100 secondo l?invenzione ? dotato di un misuratore dei parametri chimici dell?acqua 51 adatto a misurare il pH e/o l?alcalinit? e/o la durezza dell?acqua e di una unit? di controllo 50 per la gestione del dispositivo dosatore 40 che permette di alimentare all?apparato per la correzione del pH 30 la corretta quantit? di ossido 440 o idrossido 640. Nel caso dell?idrossido 640, il dispositivo dosatore 40 pu? essere una pompa dosatrice in quanto l?idrossido 640 pu? essere alimentato all?apparato per la correzione del pH 30 in forma di sospensione (slurry) o di soluzione ionica.
[0078] In forma in s? nota, la dissoluzione del carbonato 220 nel contattore 20 dipende dalla quantit? di acqua e dal pH secondo la curva di equilibrio presentata in figura 5 che si riferisce alla completa dissoluzione di 2270 kg di CaCO3 in acqua di mare in presenza di 1000 kg di CO2.
[0079] Una persona esperta potr? sicuramente calcolare, con le informazioni disponibili in letteratura, il rateo di dissoluzione del carbonato in funzione della quantit? di acqua e del pH e le dimensioni del contattore 20.
[0080] In forma in s? nota e come gi? anticipato sopra, il rateo di dissoluzione del carbonato diminuisce asintoticamente a zero all?avvicinarsi alle condizioni di equilibrio e quindi, per mantenere le dimensioni del contattore 20 in limiti commercialmente accettabili, ? necessario mantenere condizioni di processo lontano dall?equilibrio utilizzare nel contattore 20 un pH dell?acqua preferibilmente compreso tra 5 e 6,5 con quantit? di acqua da 1000 m<3>/tonCO2 a 4000 m<3>/tonCO2.
[0081] Una persona esperta pu? certamente capire che la miscela ionica 230 rilasciata dal contattore 20, se non sottoposta a un degassaggio di CO2 con perdita di efficienza di stoccaggio, ha generalmente un pH compreso tra 6 e 6,5, pi? basso del pH del mare che ? di circa pH 8.
[0082] Una persona esperta potr? certamente capire che, per evitare di acidificare il mare mediante il rilascio di una miscela ionica 230 acida, sia necessario tamponare il pH con una sostanza basica come l?ossido 440 o l?idrossido 640.
[0083] Una persona esperta potr? certamente capire che sarebbe possibile utilizzare anche altre sostanze per tamponare la soluzione ionica 230, come l?NaOH o KOH, ma che il loro costo le renderebbe economicamente non convenienti.
[0084] Una persona esperta potr? certamente verificare che i tempi di contatto tra l?acqua 210 ed il carbonato 220 all?interno del contattore 20 necessari per una completa dissoluzione del carbonato dipendono dalle dimensioni del carbonato stesso e dal rapporto tra le quantit? di CO2 presenti nel gas carbonico 140 e la quantit? di acqua 220.
[0085] Una persona esperta potr? certamente verificare che utilizzando un rapporto tra il flusso massico di acqua 220 e CO2 presente nel gas carbonico 140 inferiore a 2000:1, ed una particella di carbonato superiore a 6 micron, il tempo minimo di contatto tra l?acqua 210 ed il carbonato 220 all?interno del contattore 20 necessari per avere una quantit? di CO2 residua nella miscela 230 inferiore all?80% sono superiori a 20000s. Per tempi di contatto inferiori a 20000s, la quantit? di sostanza tamponante 440 o 640 necessaria per tamponare la miscela acida nell?apparato di regolazione del pH 30 sarebbe fattibile ma economicamente non conveniente e quindi sarebbe preferibile mantenere tempi di contatto superiori a 20000s, preferibilmente compresi tra 60000 e 150000s.
[0086] In forma in se nota, la dissoluzione della calcite nell?acqua ? favorita e direttamente proporzionale alla pressione. Una persona esperta potr? certamente capire che ? consigliabile che la pressione media del contattore 20 sia superiore alla pressione di 1 bara.
[0087] Facendo riferimento alla figura 6, una persona esperta pu? certamente capire il bilancio di massa ed energia semplificato di un particolare impianto 100 per la produzione di idrossido decarbonizzato in cui:
- il calcinatore elettrico 10 ? alimentato da 2270 kg di carbonato (CaCO3) 110 e 2000 kwe di energia elettrica 120 e rilascia in uscita 1000 kg di gas carbonico (CO2) 140 e 1271 kg di ossido (CaO) 130;
- il contattore ? alimentato da 1000 m<3 >di acqua 210 (considerata con una densit? di 1 kg/dm<3>), da 1135 kg di carbonato (CaCO3) 220 e 1000 kg di gas carbonico (CO2) 140 e rilascia in uscita, dopo un tempo di permanenza di 80.000 s ad una pressione media di 150 bar, 1002135 kg di miscela ionica 230 in cui sono presenti ancora 500 kg di CO2 ed un pH di circa 6,2;
- l?unit? di produzione di idrossido 60 ? alimentata da 1271 kg di ossido130 rilasciati dal calcinatore elettrico 10 e da una predeterminata flusso di acqua (non mostrata) e rilascia in uscita 1660 kg di idrossido (Ca(OH)2) 630;
- il dispositivo dosatore 40 riceve in entrata 1660 kg di idrossido 630 rilasciati dall?unit? di produzione di idrossido 60 e rilascia in uscita 560 kg di idrossido 640 all?apparato di regolazione del pH 30 e 1100 kg di idrossido 650 disponibili alla vendita come idrossido decarbonizzato; - l?apparato di correzione del pH 30 riceve in ingresso 111.213 kg di miscela ionica 230 rilasciata dal contattore 20 e 560 kg di idrossido 640 rilasciata dal dispositivo dosatore 40 e rilascia 100269 kg di miscela ionica tamponata 240 con pH di 8 sfruttando la reazione Ca(OH)2+2CO2+H2O ? Ca(HCO3)2 dove il Ca pu? essere sostituito da Mg nel caso fosse presente nel carbonato. Nel caso di acqua di mare, in funzione della sua composizione chimica, 1 mole di Ca(OH)2 neutralizza 1,50 ? 1,79 moli di CO2. Nel caso in esame si considera un rapporto 1,5 moli di CO2 per mole di Ca(OH)2.
[0088] Come una persona esperta pu? ben capire dall?esempio sopra riportato, l?idrossido 650 disponibile per altri utilizzi ? un idrossido completamente decarbonizzato nel caso l?energia elettrica 120 che alimenta il calcinatore e l?energia elettrica (non mostrata nell?esempio) che alimenta l?estrazione, il trasporto e la frantumazione del carbonato ed il pompaggio dell?acqua fosse rinnovabile; in caso contrario, l?idrossido 650 sarebbe decarbonizzato tranne che per la quota parte delle emissioni dovute al contributo energetico sopra menzionato.
[0089] Come una persona esperta pu? capire, l?idrossido 650, o l?ossido 450, pu? essere convenientemente utilizzato per catturare CO2 proveniente da processi industriali o centrali elettriche mediante le reazioni Ca(OH)2 2CO2 H2O ? Ca(HCO3)2 oppure, in forma meno efficiente, Ca(OH)2 CO2? CaCO3 H2O (dove Ca pu? essere sostituito con Mg nel caso fosse presente nel carbonato).
[0090] Facendo riferimento alla figura 7, una persona esperta pu? certamente capire il bilancio di massa ed energia semplificato di un particolare impianto 100 per lo stoccaggio di CO2 proveniente da una sorgente esterna al processo 100 stesso in cui:
- il calcinatore elettrico 10 ? alimentato da 2270 kg di carbonato (CaCO3) 110 e 2000 kwe di energia elettrica 120 e rilascia in uscita 1000 kg di gas carbonico (CO2) 140 e 1271 kg di ossido (CaO) 130;
- il contattore ? alimentato da 1000 m<3 >di acqua 210 (considerata con una densit? di 1 kg/dm3), da 3405 kg di carbonato (CaCO3) 220 e 1000 kg di gas carbonico (CO2) 140 e rilascia in uscita, dopo un tempo di permanenza di 80.000 s ad una pressione media di 150 bar, una miscela ionica 230 in cui sono presenti ancora 500 kg di CO2 ed un pH di circa 6,2;
- l?unit? di produzione di idrossido 60 ? alimentata da 1271 kg di ossido130 rilasciati dal calcinatore elettrico 10, da una predeterminata flusso di acqua (non mostrata) e rilascia in uscita 1660 kg di idrossido (Ca(OH)2) 630;
- il dispositivo dosatore 40 riceve in entrata 1660 kg di idrossido 630 rilasciati dall?unit? di produzione di idrossido 60 e rilascia in uscita 1660 kg di idrossido 640 all?apparato di correzione del pH 30;
- l?apparato di correzione del pH 30 riceve in ingresso 1006.405 kg di miscela ionica 230 rilasciata dal contattore 20 e 1660 kg di idrossido 640 rilasciato dal dispositivo dosatore 40 e rilascia 1008065 kg di miscela ionica tamponata 240 con pH di 8 sfruttando la reazione Ca(OH)2+2CO2+H2O ? Ca(HCO3)2 dove Ca pu? essere sostituito da Mg nel caso fosse presente nel carbonato. Nel caso di acqua di mare, a causa della sua composizione chimica, 1 mole di Ca(OH)2 neutralizza 1,5 ? 1,79 moli di CO2. Nel caso in esame si ? considerato un rapporto 1,5 moli di CO2 per mole di Ca(OH)2.
[0091] Come la persona esperta pu? ben calcolare utilizzando valori di mercato, il costo della tonnellata di ossido o idrossido decarbonizzato dipende principalmente dal costo del carbonato e dell?energia elettrica mentre i costi impiantistici e di mano d?opera incidono marginalmente sul risultato finale. In particolare, per produrre 1 ton di idrossido di calcio Ca(OH)2 decarbonizzato servono circa 2000 kwh di energia elettrica e 2000 kg di carbonato. Se il costo del carbonato fosse di 7,5 ?/ton ed il costo dell?energia elettrica rinnovabile fosse 30 ?/MWh (? il Levelized Cost Of Energy dell?energia eolica), il costo variabile del dell?idrossido sarebbe di 75 ?/ton.
[0092] Una persona esperta potrebbe quindi calcolare che i costi di installazione del calcinatore elettrico, del contattore, del dispositivo dosatore, del mulino per il limestone, delle opere civili e dei servizi incidono circa 5 ?/ton di Ca(OH)2 mentre i costi del personale, risultano essere trascurabili.
[0093] Una persona esperta potr? quindi calcolare che il costo finale di una tonnellata di Ca(OH)2 sia 80?. Considerato che con una tonnellata di Ca(OH)2 utilizzata in un sistema di stoccaggio di CO2 che usa un contattore come illustrato in figura 8 si possono stoccare in forma permanente 1,2 ton di CO2, il costo dello stoccaggio della CO2 secondo l?invenzione sarebbe di circa 67 ?/ton.
[0094] Come una persona esperta potr? sicuramente sapere, se detta quantit? di idrossido fosse sparsa sulla superficie del mare con un processo conosciuto come ?ocean liming?, si genererebbero 0,9 ton di emissioni negative di CO2: in tal caso, con 1 ton di emissioni negative di CO2 costerebbero circa 90 ?.
[0095] Come una persona esperta pu? sicuramente capire, il processo di produzione di ossido o idrossido decarbonizzato secondo l?invenzione permette di stoccare in forma permanente CO2 nel mare in forma di bicarbonati ad un costo competitivo con il costo dei CCS geologici e soprattutto di poter generare emissioni negative di CO2 ad un costo molto inferiore a qualsiasi tecnologia attualmente disponibile sul mercato, come il DAC CCS (Direct Air Capture and CCS) o BECCS (Bio Energy and CCS).
[0096] Come una persona potr? sicuramente capire, la disponibilit? di carbonato, acqua e energia elettrica rinnovabile non sono delle limitanti per produrre abbastanza ossido o idrossido decarbonizzati secondo l?invenzione per stoccare in forma permanente tutta la CO2 antropogenica e per generare le emissioni negative di CO2 necessarie.
[0097] Come la persona esperta pu? ben concludere, il metodo e l?impianto secondo l?invenzione permettono di produrre ossido o idrossido decarbonizzato: ? cos? possibile superare uno degli ostacoli tecnico/economici pi? importanti per la diffusione degli impianti per lo stoccaggio permanente della CO2 e per la generazione delle emissioni negative in tutto il mondo e a costi competitivi.
[0098] ? chiaro che le specifiche caratteristiche sono descritte in relazione a diverse forme di realizzazione dell?impianto e del metodo con intento esemplificativo e non limitativo. Ovviamente, all?impianto e al metodo secondo la presente invenzione, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potr? apportare ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell?ambito di protezione dell?invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni.
Claims (10)
1. Impianto (100) per la produzione di ossido decarbonizzato che comprende il calcinatore elettrico (10), il contattore (20), l?apparato per la correzione del pH (30) ed il dispositivo dosatore (40) in cui:
- il calcinatore elettrico (10) ? adatto a ricevere in ingresso un flusso di carbonato (110), l?energia elettrica (120) e a rilasciare in uscita almeno un flusso di gas carbonico (140) e almeno un flusso di ossido (130);
- il contattore (20) ? adatto a ricevere in ingresso il flusso di gas carbonico (140) rilasciato dal calcinatore elettrico (10), il flusso di carbonato (220), il flusso di acqua (210), ? adatto a far reagire il carbonato (220) con l?acqua (210) e la (CO2) presente nel gas carbonico (140) secondo la reazione CaCO3 CO2 H2O ? Ca(HCO3)2, (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato) e a rilasciare in uscita almeno un flusso di miscela ionica (230);
- il contattore (20) ? dotato di mezzi per il rilascio di gas non solubili (221);
- l?apparato per la correzione del pH (30) ? adatto a ricevere in ingresso almeno un flusso di ossido (440) ed il flusso di miscela ionica (230), ? adatto a far reagire la miscela ionica (230) con l?ossido (440) secondo la reazione CaO H2O 2CO2 ? Ca(HCO3)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato) e a rilasciare in uscita un flusso di miscela ionica tamponata (240);
- il dispositivo dosatore (40) ? adatto a ricevere in ingresso il flusso di ossido (130) rilasciato dal calcinatore elettrico (10) e a rilasciare in uscita una predeterminata quantit? di ossido (440) per alimentare l?apparato per la correzione del pH (30) ed eventualmente una quantit? di ossido (450) disponibile per l?uso.
2. Un impianto (100) secondo la rivendicazione 1 che comprende un?unit? di controllo (50) e un misuratore dei parametri chimici dell?acqua (51) in cui:
- il misuratore dei parametri chimici dell?acqua (51) ? adatto a misurare il pH e/o l?alcalinit? e/o la durezza della miscela ionica (230) o della miscela ionica tamponata (240) e a fornire la misurazione all?unit? di controllo (50);
- l?unit? di controllo (50) ? adatta a comandare il dispositivo dosatore (40) affinch? alimenti all? apparato per la correzione del pH (30) la quantit? di ossido (440) adeguata ad ottenere una miscela ionica tamponata (240) con un pH desiderato.
3. Un impianto (100) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente in cui:
- il contattore (20) ha un volume che permette un tempo minimo di contatto dell?acqua (210) con il carbonato (220) di 20000 s.
4. Un impianto (100) secondo le rivendicazioni 1, 2 o 3 che comprende un?unit? di produzione di idrossido (60) installata tra il calcinatore elettrico (10) ed il dispositivo dosatore (40) in cui:
- l?unit? di produzione idrossido (60) ? adatta a ricevere in ingresso almeno un flusso (130) di ossido rilasciato dal calcinatore elettrico (10), un predeterminato flusso di acqua (610), ? adatta a far reagire l?ossido (130) con l?acqua (610) secondo la reazione CaO H2O ? Ca(OH)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato) e a rilasciare in uscita il flusso di idrossido (650) ed eventualmente, un flusso di vapore (620).
5. Un impianto (100) secondo le rivendicazioni 1, 2 o 3 che comprende un?unit? di produzione di idrossido (60) installata tra il dispositivo dosatore (40) e l?apparato per la correzione del pH (30) in cui:
- l?unit? di produzione idrossido (60) ? adatta a ricevere in ingresso almeno un flusso (440) di ossido rilasciato dal dispositivo dosatore (40), un predeterminato flusso di acqua (610), ? adatta a far reagire l?ossido (440) con l?acqua (610) secondo la reazione CaO H2O ? Ca(OH)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato) e a rilasciare in uscita il flusso di idrossido (640) ed eventualmente, un flusso di vapore (620). 6. Un impianto (100) secondo le rivendicazioni 4 o 5 in cui il flusso di vapore (620) rilasciato dall?unit? di produzione di idrossido (60) alimenta il calcinatore elettrico (10).
7. Un impianto (100) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente che comprende inoltre un?unit? di preriscaldo carbonato (15) ed il in cui:
- l?unit? di preriscaldo carbonato (15) ? adatta a ricevere in ingresso il flusso di gas carbonico (140) ad alta temperatura rilasciato dal calcinatore elettrico (10), un flusso di carbonato (110) a temperatura ambiente e a rilasciare in uscita un flusso di gas carbonico (151) a temperatura ambiente ed un flusso di carbonato preriscaldato (111).
8. Metodo per la produzione di ossido decarbonizzato. Il metodo secondo l?invenzione comprende le fasi di:
- predisporre un calcinatore elettrico (10);
- alimentare al calcinatore elettrico (10) l?energia elettrica (120) ed il flusso di carbonato (110) in modo da ottenere la calcinazione del carbonato (110) secondo la reazione CaCO3 ? CaO CO2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dal calcinatore elettrico (10) il flusso di gas carbonico (140) e l?ossido (130);
- convogliare il flusso di gas carbonico (140);
- convogliare il flusso di ossido (130);
- predisporre un contattore (20);
- alimentare al contattore (20) il flusso di gas carbonico (140) prodotto dal calcinatore elettrico (10), un flusso predeterminato di acqua (210) e di carbonato (220) in modo che possa avvenire la reazione CaCO3 CO2 H2O? Ca(HCO3)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dal contattore (20) il flusso di miscela ionica (230);
- convogliare la miscela ionica (230);
- predisporre un dispositivo dosatore (40):
- alimentare il flusso di ossido (130) al dispositivo dosatore (40); - rilasciare in uscita dal dispositivo dosatore (40) un predeterminato flusso di ossido (440);
- convogliare il flusso di ossido (440);
- predisporre un apparato per la correzione del pH (30);
- alimentare l?apparato per la correzione del pH (30) con il flusso di miscela ionica (230) e con il flusso predeterminato di ossido (440);
- rilasciare in uscita l?apparato per la correzione del pH (30) il flusso di miscela ionica tamponata (240);
- disporre il flusso di miscela ionica tamponata (240) in mare.
9. Metodo per la produzione di idrossido decarbonizzato. Il metodo secondo l?invenzione comprende le fasi di:
- predisporre un calcinatore elettrico (10);
- alimentare al calcinatore elettrico (10) l?energia elettrica (120) ed il flusso di carbonato (110) in modo da ottenere la calcinazione del carbonato (110) secondo la reazione CaCO3 ? CaO CO2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dal calcinatore elettrico (10) il flusso di gas carbonico (140) e l?ossido (130);
- convogliare il flusso di gas carbonico (140);
- convogliare il flusso di ossido (130);
- predisporre un contattore (20);
- alimentare al contattore (20) il flusso di gas carbonico (140) prodotto dal calcinatore elettrico (10), un flusso predeterminato di acqua (210) e carbonato (220) in modo che possa avvenire la reazione CaCO3 CO2 H2O? Ca(HCO3)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dal contattore (20) il flusso di miscela ionica (230);
- convogliare la miscela ionica (230);
- predisporre un?unit? di produzione idrossido (60)
- alimentare all?unit? di produzione idrossido (60) il flusso di ossido (130) ed il flusso predeterminato di acqua (610) in modo che possa avvenire la reazione CaO H2O? Ca(OH)2 (dove Ca pu? essere sostituito con Mg se presente nel carbonato);
- rilasciare in uscita dall?unit? di produzione idrossido (60) almeno un flusso di idrossido (630) ed eventualmente un flusso di vapore (620);
- convogliare il flusso di idrossido (630);
- predisporre un dispositivo dosatore (40);
- alimentare al dispositivo dosatore (40) il flusso di idrossido (630) - rilasciare in uscita dal dispositivo dosatore (40) un predeterminato flusso di idrossido (640);
- convogliare il flusso di idrossido (640);
- predisporre un apparato per la correzione del pH (30);
- alimentare all?apparato per la correzione del pH (30) il flusso di miscela ionica (230) ed il flusso predeterminato di idrossido (640); - rilasciare in uscita dall?apparato per la correzione del pH (30) il flusso di miscela ionica tamponata (240);
- disporre il flusso di miscela ionica tamponata (240) in mare.
10. Metodo per la produzione di ossido o idrossido decarbonizzato rispettivamente secondo le rivendicazioni 8 o 9 che comprende inoltre le fasi di:
- predisporre un?unit? di controllo (50) e un misuratore dei parametri chimici dell?acqua (51) adatto a misurare il pH e/o l?alcalinit? e/o la durezza della miscela ionica (230) o della miscela ionica tamponata (240);
- fornire la misurazione del pH e/o dell?alcalinit? e/o della durezza dal misuratore di pH (51) all?unit? di controllo (50);
- comandare il dispositivo dosatore (40) mediante l?unit? di controllo (50) affinch? alimenti all? apparato per la correzione del pH (30) la quantit? di sostanza tamponante (440) o (640) corretta per ottenere una miscela ionica tamponata (240) con un pH desiderato.
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