Customized experimental campaigns for optimizing hydrocarbon cracking to produce hydrogen and coke, with focus on by-products formation
Il cracking degli idrocarburi è una tecnologia consolidata che consente la produzione di importanti quantità di idrogeno: ad esempio, attraverso il cracking termico del metano, è possibile ottenere circa 3 kg di idrogeno per ogni 10 kg di metano utilizzato. Questo metodo risulta particolarmente interessante perché, rispetto all'elettrolisi dell'acqua, il cracking offre un rapporto costo-efficacia più vantaggioso, specie in aree dove l'energia rinnovabile è ancora costosa.
A livello globale, il 95% della produzione di idrogeno proviene da processi basati su idrocarburi, come lo steam reforming e il cracking. Tuttavia, il cracking termico diretto ha il vantaggio di generare meno emissioni di CO e CO₂, poiché la reazione si svolge senza ossidazione diretta. Infatti il carbonio viene raccolto sotto forma di coke solido, che può essere valorizzato in applicazioni come la produzione di elettrodi per l'industria metallurgica.
Dal punto di vista delle rese energetiche, il cracking degli idrocarburi può raggiungere efficienze energetiche superiori al 70% quando ottimizzato, rendendolo un'opzione competitiva per la produzione di idrogeno. Tuttavia, per un’adozione sostenibile su larga scala, è essenziale affrontare le sfide legate alla gestione del coke prodotto.
In K-INN Tech disponiamo di diversi setup di laboratorio per testare l’andamento del cracking di metano e di idrocarburi superiori (etano, propano, butano), per la produzione di idrogeno, al variare delle condizioni operative, offrendo una flessibilità unica per comprendere meglio le reazioni coinvolte. Siamo in grado di applicare condizioni estreme con temperature fino a 900°C e pressioni che arrivano fino a 30 bar. Possiamo inoltre alimentare diverse percentuali di idrogeno e di vapore acqueo al reattore. Misuriamo i profili delle concentrazioni dei composti gassosi in uscita in tempo reale, tra cui l’idrogeno formato a seguito della decomposizione degli idrocarburi. Le tecniche possono essere: la gas-cromatografia (GC con TCD+FID), lo spettrometro di massa ad accesso diretto. Inoltre siamo attenti a verificare la chiusura dei bilanci di materia attraverso la quantificazione del coke totale prodotto: il metodo che abbiamo sviluppato prevede di misurarlo in maniera indiretta, attraverso un’ossidazione post-cracking gestita con strumentazione ad elevata precisione (spettrometria FT-IR).
