L'acqua è un "elemento" versatile e anomalo che non finisce mai di stupire: possiede una densità della fase solida inferiore a quella della fase liquida, ha un punto di fusione di circa 100°C maggiore di quanto previsto per confronto con altri idruri simili, ed ha decine di altre peculiarità, tra le quali la capacità di formare clatrati idrati. Questi ultimi sono complessi simili al ghiaccio, in cui l'acqua ingabbia, all'interno di suoi poliedri, molecole di piccole dimensioni come il metano, l'idrogeno e l'anidride carbonica. Le quantità intrappolate sono enormi: un metro cubo di clatrato idrato di idrogeno, ad esempio, può contenere la stessa quantità di idrogeno presente, allo stato gassoso, in un volume di 450 metri cubi; o, che è lo stesso, un dato volume di idrato di idrogeno può contenere la stessa quantità di idrogeno presente all'interno di una bombola - di pari volume - compressa a 450 atmosfere! Negli ultimi anni, si sta sviluppando in tutto il mondo una vasta produzione scientifica sulla conoscenza dei clatrati idrati, e parallelamente, un avanzamento tecnologico che potrebbe portare ad una rivoluzione nel campo dello stoccaggio e trasporto di gas d'importanza strategica. Infatti, grazie alle caratteristiche di elevata sicurezza (gli idrati non esplodono), economicità (il materiale di stoccaggio è la semplice acqua), e sostenibilità (l'acqua è ubiquitaria e riciclabile), si prevede che la tecnologia a base di idrati possa, una volta ottimizzata, sostituire vantaggiosamente le attuali tecnologie di trasporto e stoccaggio di gas a base di compressione, liquefazione e condutture. Oltre a poter essere trasportato in forma di idrato invece che in bombole compresse, il metano è presente in forma di idrato anche in immensi giacimenti sottomarini che non sono stati fino ad oggi sfruttati. La quantità di metano idrato in tali giacimenti è maggiore, secondo alcune stime, dell'intera riserva mondiale di petrolio e gas combinati; tutte le aziende petrolifere hanno in corso studi e prospezioni sul possibile utilizzo di questi giacimenti. Un discorso a parte merita l'anidride carbonica: essa può formare idrati piuttosto stabili, e alcuni ricercatori stanno studiando la possibilità di seppellire sul fondo degli oceani l'anidride carbonica in forma di idrato, che vi rimarrebbe stabile senza rischi di rilascio. Questa tecnologia permetterebbe un facile ed economico abbattimento della produzione di CO2 mondiale da parte degli impianti di produzione di energia (ad es., centrali a turbogas). Nel Centro di Eccellenza CEMIN, e recentemente anche in collaborazione con ACTA S.p.A, stiamo sviluppando studi e tecnologie competitive per l'ottimizzazione della produzione, stoccaggio, trasporto e rilascio di metano, idrogeno e anidride carbonica da clatrati idrati [1-4] [1] Arca, S., Di Profio, P., Germani, R., Savelli, G., International Patent Application PCT/IT2006/000274 [2] Di Profio P., Arca S., Germani R., Savelli G., 2005, Chem. Eng. Sci., 60, pp. 4141-4145 [3] Di Profio P., Arca S., Germani R., Savelli G., 2006, J. Fuel Cell Sci. & Tech., February 2007, vol. 4. [4] Arca, S., Di Profio, P., Germani, R., Savelli, G., International Patent Application PCT/IT2007/000218.
I clatrati idrati di metano, idrogeno, anidride carbonica: una possibile rivoluzione tecnologica
DI PROFIO, Pietro;
2007-01-01
Abstract
L'acqua è un "elemento" versatile e anomalo che non finisce mai di stupire: possiede una densità della fase solida inferiore a quella della fase liquida, ha un punto di fusione di circa 100°C maggiore di quanto previsto per confronto con altri idruri simili, ed ha decine di altre peculiarità, tra le quali la capacità di formare clatrati idrati. Questi ultimi sono complessi simili al ghiaccio, in cui l'acqua ingabbia, all'interno di suoi poliedri, molecole di piccole dimensioni come il metano, l'idrogeno e l'anidride carbonica. Le quantità intrappolate sono enormi: un metro cubo di clatrato idrato di idrogeno, ad esempio, può contenere la stessa quantità di idrogeno presente, allo stato gassoso, in un volume di 450 metri cubi; o, che è lo stesso, un dato volume di idrato di idrogeno può contenere la stessa quantità di idrogeno presente all'interno di una bombola - di pari volume - compressa a 450 atmosfere! Negli ultimi anni, si sta sviluppando in tutto il mondo una vasta produzione scientifica sulla conoscenza dei clatrati idrati, e parallelamente, un avanzamento tecnologico che potrebbe portare ad una rivoluzione nel campo dello stoccaggio e trasporto di gas d'importanza strategica. Infatti, grazie alle caratteristiche di elevata sicurezza (gli idrati non esplodono), economicità (il materiale di stoccaggio è la semplice acqua), e sostenibilità (l'acqua è ubiquitaria e riciclabile), si prevede che la tecnologia a base di idrati possa, una volta ottimizzata, sostituire vantaggiosamente le attuali tecnologie di trasporto e stoccaggio di gas a base di compressione, liquefazione e condutture. Oltre a poter essere trasportato in forma di idrato invece che in bombole compresse, il metano è presente in forma di idrato anche in immensi giacimenti sottomarini che non sono stati fino ad oggi sfruttati. La quantità di metano idrato in tali giacimenti è maggiore, secondo alcune stime, dell'intera riserva mondiale di petrolio e gas combinati; tutte le aziende petrolifere hanno in corso studi e prospezioni sul possibile utilizzo di questi giacimenti. Un discorso a parte merita l'anidride carbonica: essa può formare idrati piuttosto stabili, e alcuni ricercatori stanno studiando la possibilità di seppellire sul fondo degli oceani l'anidride carbonica in forma di idrato, che vi rimarrebbe stabile senza rischi di rilascio. Questa tecnologia permetterebbe un facile ed economico abbattimento della produzione di CO2 mondiale da parte degli impianti di produzione di energia (ad es., centrali a turbogas). Nel Centro di Eccellenza CEMIN, e recentemente anche in collaborazione con ACTA S.p.A, stiamo sviluppando studi e tecnologie competitive per l'ottimizzazione della produzione, stoccaggio, trasporto e rilascio di metano, idrogeno e anidride carbonica da clatrati idrati [1-4] [1] Arca, S., Di Profio, P., Germani, R., Savelli, G., International Patent Application PCT/IT2006/000274 [2] Di Profio P., Arca S., Germani R., Savelli G., 2005, Chem. Eng. Sci., 60, pp. 4141-4145 [3] Di Profio P., Arca S., Germani R., Savelli G., 2006, J. Fuel Cell Sci. & Tech., February 2007, vol. 4. [4] Arca, S., Di Profio, P., Germani, R., Savelli, G., International Patent Application PCT/IT2007/000218.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
