Alternative processes for the production of biofuels and synthetic fuels: development, simulation and optimization

Il progetto di ricerca di questa tesi di dottorato ha riguardato lo sviluppo di processi alternativi per la produzione di biocarburanti e carburanti di sintesi. Il lavoro svolto è stato prevalentemente di modellazione, simulazione e ottimizzazione di processo, a cui si è aggiunta una parte sperimentale sulla produzione di bioetanolo. Per quanto riguarda quest’ultima, si è costruita un’apparecchiatura per misurare le cinetiche di fermentazione alcolica sotto pressione di CO2, e si sono ottenuti risultati interessanti a diverse condizioni di lavoro. Anche una parte del lavoro di simulazione ha riguardato il bioetanolo, di cui è stato ottimizzato un processo di produzione di prima generazione. Poi l’interesse si è focalizzato sullo sviluppo e sulla modellazione di processi alternativi per la produzione di combustibili sintetici da carbone (Coal to Liquid o CTL). Si sono messe a punto soluzioni innovative ai processi esistenti soprattutto per la sezione di gassificazione. Sono state proposte e verificate mediante simulazione due idee per realizzare la gassificazione del carbone con aria, senza diluire il gas di sintesi prodotto. Per ogni processo considerato l’analisi è iniziata con lo studio termodinamico per poi includere anche gli aspetti cinetici e di trasporto di materia. Si sono valutate le prestazioni dei processi proposti, con riferimento all’efficienza energetica e all’impatto ambientale (emissioni di CO2), ottenendo risultati decisamente migliorativi rispetto alle tecnologie esistenti. Si è abbozzata infine un’analisi economico-finanziaria.