Caratteristiche tecniche e operative

L’impianto è progettato per trattare portate di gas comprese tra circa 50 e 180 Nm³/h, con concentrazioni molari di CO₂ in ingresso tra il 4% e il 20% e una capacità di cattura fino a circa 30 kg/h.

Dal punto di vista impiantistico, POLICAP è articolato in quattro sezioni principali:

• pretrattamento e raffreddamento dei fumi (Direct Contact Cooler);
• sezione di assorbimento;
• rete di scambio termico;
• sezione di rigenerazione termica del solvente.

L’unità di assorbimento a letto impaccato presenta caratteristiche innovative e un’elevata flessibilità operativa, tra cui la possibilità di variare l’altezza dell’impaccamento. A valle dell’assorbitore è installato un separatore liquido-liquido per la gestione di solventi bifasici.

L’impianto include inoltre:

• due colonne di assorbimento di diametro differente e uno stripper;
• un modulo a contattore a membrana per lo studio di tecnologie a basso TRL;
• una strumentazione completa e avanzata (flussimetri, sensori di temperatura, pressione e pH, spettrometri FTIR), che consente la ricostruzione accurata dei bilanci di massa ed energia e l’analisi del comportamento delle singole unità.

Finalità e ambiti di ricerca

POLICAP è concepito come piattaforma per attività di ricerca applicata e dimostrativa su scala rappresentativa, operando a livelli di maturità tecnologica medio-alti (TRL medio-alti), ma mantenendo anche la possibilità di studi a basso TRL.

Tra i principali ambiti di utilizzo si includono:

• sperimentazione su fumi reali e confronto tra solventi, anche ad alta maturità tecnologica, per favorire l’adozione industriale;
• sviluppo e validazione di nuovi solventi (amine avanzate, amminoacidi, solventi water-lean e bifasici);
• ottimizzazione delle configurazioni di processo e delle strategie di integrazione termica;
• studio dell’impatto dei contaminanti nei fumi sulla degradazione e sulle prestazioni dei solventi;
• test di nuovi strumenti di misura e metodologie sperimentali;
• modellazione e simulazione dei processi di cattura della CO₂;
• studi dinamici e in condizioni operative flessibili.

Il sistema è supportato da un team tecnico-scientifico dedicato, responsabile dell’operazione dell’impianto e del supporto a ricercatori esterni. Il gruppo fornisce inoltre competenze avanzate nella modellazione e simulazione dei processi di cattura della CO₂, mediante software di simulazione di processo e modelli numerici sviluppati ad hoc.

L’impianto è attualmente in fase di implementazione nell’ambito del progetto ECCSELLENT, con commissioning previsto nel 2025. Le procedure di qualità (QA/QC), così come gli aspetti legali, operativi e di sicurezza, sono in fase di definizione coerentemente con il piano di salute e sicurezza del progetto.

Risultati attesi

Le attività sperimentali e di sviluppo mirano a:

• dimostrare la tecnologia a livelli di maturità tecnologica pari a TRL 6–7;
• validare e calibrare modelli numerici (ad esempio in ambiente Aspen Plus) sulla base dei dati sperimentali;
• raggiungere efficienze di rimozione della CO₂ superiori al 90% in un ampio intervallo di condizioni operative;
• fornire dati affidabili su stabilità, degradazione ed efficienza energetica dei solventi innovativi;
• contribuire alla diffusione e industrializzazione delle tecnologie CCUS.

Questa ricerca è stata finanziata nell’ambito del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, Missione 4 Componente 2 Investimento 3.1 “Fondo per la realizzazione di un sistema integrato di infrastrutture di ricerca e innovazione” – Bando n. 3264 del 28 dicembre 2021 del Ministero dell’Università e della Ricerca italiano finanziato dall’Unione Europea – NextGenerationEU – PNRR IR0000020, Decreto di concessione n. 244 dell’8 agosto 2022 adottato dal Ministero dell’Università e della Ricerca italiano, CUP F53C22000560006, ECCSELLENT – Sviluppo delle strutture italiane di ECCSEL-R.I.: accesso degli utenti, servizi e sostenibilità a lungo termine.