Scomposizione CO2 in carbonio ed ossigeno
RLDeboni
abbondanza, per scomporre la CO2 in carbonio ed ossigeno ?
R.L.Deboni
Soviet_Mario
> Esistono processi industriali, nell'ipotesi di avere energia in
> abbondanza, per scomporre la CO2 in carbonio ed ossigeno ?
:-)
questa domanda è posta come contraddizione in termini : tutti i
processi industriali esistenti sono, e come potrebbe essere
altrimenti, energeticamente oculati, dato che non esiste mai il
caso di avere energia gratis.
Modificando la domanda in : si possono ipotizzare processi,
comunque energeticamente dispendiosi, di riconvertire CO2 in
ossigeno e carbonio, allora la risposta diventa naturalmente si
: si possono psnsare molti modi (anche se non so quale
energeticamente MENO dispendioso).
Immagino che i più convenienti non siano processi "diretti",
one-step, ma serie di cicli termo e/o elettrochimici, tali da
alla fine condurre alla reazione netta voluta.
Non escludo comunque che sia in teoria possibile procedere in
maniera di forza bruta, tipo
1) mediante arco o irradiazione molto intensa, portare il gas a
bassissima pressione ad una temperatura almeno superiore a 5-6000°.
2) inviare il plasma atomizzato (e ionizzato) su trappola
apposita (ad es. raffreddata ad azoto liquido e mantenuta ad una
temperatura di poco superiore a quella di ebollizione
dell'ossigeno). Sicuramente si formerà una brina composta di
carbonio e specie binarie C-O a basso tenore di ossigeno.
Una via un po' meno assurda potrebbe sfruttare la reazione tra
CO2 e carbonio per produrre 2 CO. Questa è endotermica (ma chi
se ne frega, mi dirai) ma ha un delta S positivo, e quindi è
favorita a T molto alte.
Il CO può poi essere idratato, fondendolo con KOH, e formando
formiato. Il formiato può essere ridotto ad es.
elettrochimicamente (all'anodo ossidanto l'acqua ad ossigeno) a
formaldeide e metanolo, per cui si avrebbe una forma fissa di
carbonio. Metà di ciò potrebbe essere pirolizzato in assenza di
aria, producendo carbonio da rimandare in ciclo.
Non sto a entrare in bilanci, tanto il discorso è a tutt'ora
completamente teorico e inapplicabile energeticamente.
ciao
Soviet_Mario
>
> R.L.Deboni
Francesco
Credo che i processi più studiati e promettenti per convertire CO2 in
composti a più alta energia siano le reazioni di idrogenazione, simili
a quelle di CO/H2, per ottenere metanolo. Negli ultimi anni sono stati
fatti studi sperimentali provando diversi catalizzatori. Per giungere
a carbonio e ossigeno come richiesto dalla domanda, le reazioni
potrebbero essere:
CO2 + 3H2 -> CH3OH + H2O (idrogenazione)
H2O -> H2 + 1/2O2 (elettrolisi o ciclo
termochimico, iodio/acido solforico per esempio)
CH3OH -> CH4 + 1/2O2 (*)
CH4 -> C + 2H2 (pirolisi)
_________________________________
CO2 -> C + O2
(*) Questo stadio è il meno studiato dei quattro. Un modo per metterlo
in atto sarebbe
CH3OH + (CH3)P -> [(CH3)4P]OH
[(CH3)4P]OH -> CH4 + (CH3)3P=O
(CH3)3P=O -> (CH3)P + 1/2O2
La resa dei primi due stadi è abbastanza alta, degli altri non so.
Assumendo che ogni stadio abbia una resa del 60% (e credo che sia
un'assunzione ottimistica) la resa totale sarebbe (0,6)^4*100 = 13%.
La DGf di CO2 è circa 395 kJ/mol, quindi per ogni mole di CO2
convertita in C e O2 con questo processo, si dovrebbero spendere oltre
3000 kJ. Se lo scopo è sottrarre la CO2 all'atmosfera, meglio fermarsi
al primo stadio e usare il metanolo per fare qualcosa di utile,
materie plastiche per esempio.
Comunque è la premessa che non tiene, siamo ben lungi dall'essere in
una condizione di abbondanza energetica. O meglio, siamo nel momento
storico in cui l'energia prodotta è al culmine, ma anche la domanda di
energia è al culmine e anzi sembra che aumenti più di quanto aumenti
l'offerta. È probabile che il gap tra domanda e offerta sia destinato
ad allargarsi ulteriormente nei prossimi anni (senza contare il tira e
molla indotto da recessioni periodiche causate dall'aumento dei prezzi
delle materie prime). Non si sa se ci siano abbastanza risorse fossili
e abbastanza capacità di innovazione e adattamento da permettere una
transizione senza eccessivi traumi a un'economia basata su energie
rinnovabili (o fantanucleari). Senza contare che la maggior parte
dell'energia attualmente prodotta comporta la produzione di CO2 e
quindi non avrebbe senso impiegarla per sbarazzarsi della CO2.
Soviet_Mario
> On 30 Nov, 16:55, RLDeboni <robertodeb...@deboni.name> wrote:
>> Esistono processi industriali, nell'ipotesi di avere energia in
>> abbondanza, per scomporre la CO2 in carbonio ed ossigeno ?
>>
>> R.L.Deboni
>
> Credo che i processi più studiati e promettenti per convertire CO2 in
> composti a più alta energia siano le reazioni di idrogenazione, simili
> a quelle di CO/H2, per ottenere metanolo. Negli ultimi anni sono stati
> fatti studi sperimentali provando diversi catalizzatori. Per giungere
> a carbonio e ossigeno come richiesto dalla domanda, le reazioni
> potrebbero essere:
>
> CO2 + 3H2 -> CH3OH + H2O (idrogenazione)
> H2O -> H2 + 1/2O2 (elettrolisi o ciclo
> termochimico, iodio/acido solforico per esempio)
> CH3OH -> CH4 + 1/2O2 (*)
> CH4 -> C + 2H2 (pirolisi)
> _________________________________
>
> CO2 -> C + O2
>
> (*) Questo stadio è il meno studiato dei quattro. Un modo per metterlo
> in atto sarebbe
non lo avrei mai ipotizzato. E' anche alquanto endotermico, o
meglio, più che difficile di per sé, sembrerebbe avere molti
concorrenti, per come è scritto al grezzo, ma poi citi una
sequenza multistadio, per cui quella perplessità decade.
A proposito : l'hai pensata tu o esisteva già come idea da
qualche parte ?
>
> CH3OH + (CH3)P -> [(CH3)4P]OH
immagino sia un'alchilazione acido catalizzata, vero ?
Non mi sembra probabile che il metanolo tal quale possa fungere
da alchilante. Al limite, senza catalisi acida, mi aspetterei
una protonolisi diretta a metano + dimetil-fosfinato di metile.
Pure questa abbastanza poco verosimile (e a ben vedere a sua
volta catalizzabile con acidi di lewis tipo BF3). Chissà se sono
competitive.
Me lo chiedo perché la complessazione dell'ossidrile con Acidi
Lewis o la sua protonazione, lo rende sia un miglior gruppo
uscente (alchilazione) sia un migliore acido (protonolisi della
fosfina considerata alla stregua di metallorganico).
Non ho grosse obiezioni su questo primo step
> [(CH3)4P]OH -> CH4 + (CH3)3P=O
Questo idrossido però non si formerebbe con catalisi acida, ma
solo per successivo scambio ionico. Cmq anche questo secondo mi
pare uno step abbordabile
> (CH3)3P=O -> (CH3)P + 1/2O2
questo è qualcosa di davvero inverosimile. Il gruppo fosforile è
un qualcosa da 140-150 KCal / mole, ossia uno dei titani tra i
legami, pari ad H-F. Che genere di ragione potrebbe scindere il
fosfinossido con questa stechiometria ?
E' vero che scaldando a piacere un qualcosa, questo finisce per
rompersi (e la reaz. scritta ha DS > 0), ma perché sacrificare
il legame più solido dell'ambaradan se ce ne sono di inferiori ?
>
> La resa dei primi due stadi è abbastanza alta, degli altri non so.
Il terzo step del quarto stadio a me sembrerebbe un punto morto.
> Assumendo che ogni stadio abbia una resa del 60% (e credo che sia
> un'assunzione ottimistica) la resa totale sarebbe (0,6)^4*100 = 13%.
> La DGf di CO2 è circa 395 kJ/mol, quindi per ogni mole di CO2
> convertita in C e O2 con questo processo, si dovrebbero spendere oltre
> 3000 kJ. Se lo scopo è sottrarre la CO2 all'atmosfera, meglio fermarsi
> al primo stadio e usare il metanolo per fare qualcosa di utile,
> materie plastiche per esempio.
si, anche secondo me la fissazione del CO2 dovrebbe essere
concepita come una semplice "liquefazione" o "solidificazione",
e non un ritorno forzato agli elementi.
Termodinamicamente parlando, il prezzo minore in assoluto (non
considerando prodotti strani) si potrebbe ottenere arrestandosi
allo stato di ossidazione III, molto anticipato, ossia ottenendo
acido ossalico. Che farne di costui diventa arduo. In effetti è
un prodotto che in vari contesti rilascia facilmente di nuovo la
CO2. Magari si può mineralizzare in modo sufficiente come sale
di calcio, ma non so quanto tale prodotto sia inerte a alte
temperature e/o attacchi biochimici. Lo stesso dicasi del più
ridotto formiato
>
> Comunque è la premessa che non tiene, siamo ben lungi dall'essere in
> una condizione di abbondanza energetica. O meglio, siamo nel momento
> storico in cui l'energia prodotta è al culmine, ma anche la domanda di
> energia è al culmine e anzi sembra che aumenti più di quanto aumenti
> l'offerta. È probabile che il gap tra domanda e offerta sia destinato
> ad allargarsi ulteriormente nei prossimi anni (senza contare il tira e
> molla indotto da recessioni periodiche causate dall'aumento dei prezzi
> delle materie prime). Non si sa se ci siano abbastanza risorse fossili
> e abbastanza capacità di innovazione e adattamento da permettere una
> transizione senza eccessivi traumi a un'economia basata su energie
> rinnovabili (o fantanucleari). Senza contare che la maggior parte
> dell'energia attualmente prodotta comporta la produzione di CO2 e
> quindi non avrebbe senso impiegarla per sbarazzarsi della CO2.
sante parole. C'è di che essere inquieti.
ciao
Soviet
RLDeboni
> RLDeboni ha scritto:
>> Esistono processi industriali, nell'ipotesi di avere energia in
>> abbondanza, per scomporre la CO2 in carbonio ed ossigeno ?
>
> :-)
> questa domanda è posta come contraddizione in termini : tutti i processi
> industriali esistenti sono, e come potrebbe essere altrimenti,
> energeticamente oculati, dato che non esiste mai il caso di avere
> energia gratis.
Gratis ? Ovviamente, no.
A condizioni "favorevoli" ... dipende.
> Modificando la domanda in : si possono ipotizzare processi, comunque
> energeticamente dispendiosi, di riconvertire CO2 in ossigeno e carbonio,
> allora la risposta diventa naturalmente si : si possono psnsare molti
> modi (anche se non so quale energeticamente MENO dispendioso).
Questa e' una delle cose che mi interessano, il *meno* dispensioso.
> Immagino che i più convenienti non siano processi "diretti", one-step,
> ma serie di cicli termo e/o elettrochimici, tali da alla fine condurre
> alla reazione netta voluta.
>
> Non escludo comunque che sia in teoria possibile procedere in maniera di
> forza bruta, tipo
> 1) mediante arco o irradiazione molto intensa, portare il gas a
> bassissima pressione ad una temperatura almeno superiore a 5-6000°.
> 2) inviare il plasma atomizzato (e ionizzato) su trappola apposita (ad
> es. raffreddata ad azoto liquido e mantenuta ad una temperatura di poco
> superiore a quella di ebollizione dell'ossigeno). Sicuramente si formerà
> una brina composta di carbonio e specie binarie C-O a basso tenore di
> ossigeno.
Temperature elevate in genere non vanno in compagnia con efficienze
interessanti.
> Una via un po' meno assurda potrebbe sfruttare la reazione tra CO2 e
> carbonio per produrre 2 CO. Questa è endotermica (ma chi se ne frega, mi
> dirai) ma ha un delta S positivo, e quindi è favorita a T molto alte.
Quanto alte ?
> Il CO può poi essere idratato, fondendolo con KOH, e formando formiato.
> Il formiato può essere ridotto ad es. elettrochimicamente (all'anodo
> ossidanto l'acqua ad ossigeno) a formaldeide e metanolo, per cui si
> avrebbe una forma fissa di carbonio. Metà di ciò potrebbe essere
> pirolizzato in assenza di aria, producendo carbonio da rimandare in ciclo.
> Non sto a entrare in bilanci, tanto il discorso è a tutt'ora
> completamente teorico e inapplicabile energeticamente.
Teorico ? Si parla tanto di "economia dell'idrogeno".
Eppure, buona parte dell'umanita' opera in "economia del carbone".
Idrogeno e' bello, puro, pulito (ma anche un carbone "sintetico"
potrebbe esserlo, visto che e' improbabile si voglia iniettarci zolfo ed
altri contaminanti :-), ma non e' un combustibile con cui normalmente
opera la gente comune. E' sfuggente, poco denso, da usare con pesanti
bombole e tante precauzioni. Insomma, come "vettore di energia" mi pare
una pessima scelta. Probabilmente chi e' partito con l'idea pensava alle
celle a combustibile. E la lobby che rapidamente si e' accodata ed oggi
opera intorno all'idrogeno e' interessata solamente a distrarre da
soluzioni forse piu' pratiche ed efficienti che potrebbero veramente
mettere in gioco le posizioni di mercato acquisite.
Il ragionamento del "vettore" di energia e' di raccogliere energia
abbondante a poco costo, dove e quando e' disponibile (tipicamente ci si
riferisce a quella del sole, ma puo' anche essere l'energia di scarto di
processi industriali).
Ora mi domandavo: in fondo anche il carbone e' un "vettore" d'energia.
Energia raccolta in tempi molto remoti, ma proveniente da una delle
fonti a cui oggi si guarda con molto interesse: il sole.
Fino ad ora pero' vedo che l'unica di ipotesi di "ciclo del carbonio"
preso in considerazione seriamente e' quello biologico:
(CO2 + energia solare = biomasse = energia utilie + CO2)
peccato che i processi biologici siano lenti ed inefficienti. Ad
esempio, se in Italia il sole sparge 1200 kWh termici per m2 all'anno,
con le biomasse e' molto se si riesce a ricavarne un 20-30 kWh per m2
all'anno.
Quindi, mi domando: si puo' fare meglio (come densita' e del processo e
come tempi) dei cicli naturali tradizionali?
Possibilmente senza aspettare eoni :-)
R.L.Deboni
RLDeboni
> On 30 Nov, 16:55, RLDeboni <robertodeb...@deboni.name> wrote:
>> Esistono processi industriali, nell'ipotesi di avere energia in
>> abbondanza, per scomporre la CO2 in carbonio ed ossigeno ?
>>
>> R.L.Deboni
>
> Credo che i processi più studiati e promettenti per convertire CO2 in
> composti a più alta energia siano le reazioni di idrogenazione, simili
> a quelle di CO/H2, per ottenere metanolo. Negli ultimi anni sono stati
> fatti studi sperimentali provando diversi catalizzatori. Per giungere
> a carbonio e ossigeno come richiesto dalla domanda, le reazioni
> potrebbero essere:
>
> CO2 + 3H2 -> CH3OH + H2O (idrogenazione)
> H2O -> H2 + 1/2O2 (elettrolisi o ciclo
> termochimico, iodio/acido solforico per esempio)
Suppongo che l'elettrolisi e' intesa come ciclo per ripristinare
l'idrogeno usato nell'idrogenazione.
> CH3OH -> CH4 + 1/2O2 (*)
> CH4 -> C + 2H2 (pirolisi)
> _________________________________
>
> CO2 -> C + O2
>
> (*) Questo stadio è il meno studiato dei quattro. Un modo per metterlo
> in atto sarebbe
>
> CH3OH + (CH3)P -> [(CH3)4P]OH
> [(CH3)4P]OH -> CH4 + (CH3)3P=O
> (CH3)3P=O -> (CH3)P + 1/2O2
>
> La resa dei primi due stadi è abbastanza alta, degli altri non so.
> Assumendo che ogni stadio abbia una resa del 60% (e credo che sia
> un'assunzione ottimistica) la resa totale sarebbe (0,6)^4*100 = 13%.
> La DGf di CO2 è circa 395 kJ/mol, quindi per ogni mole di CO2
> convertita in C e O2 con questo processo, si dovrebbero spendere oltre
> 3000 kJ. Se lo scopo è sottrarre la CO2 all'atmosfera, meglio fermarsi
> al primo stadio e usare il metanolo per fare qualcosa di utile,
> materie plastiche per esempio.
I motivi per cui il metanolo non mi basta sono nella mia replica a
Soviet_Mario :-)
> Comunque è la premessa che non tiene, siamo ben lungi dall'essere in
> una condizione di abbondanza energetica.
Abbiamo luoghi e momenti di abbondanza energetica, i giorni nella fascia
sub-tropicale. Solo che l'energia ci serve a migliaia di chilometri di
distanza ed in momenti differiti. Una soluzione proposta e' quella di
megaelettrodotti che colleghino il Nord Africa all'Europa. Ma, a parte
l'ovvia banalita' tecnologica (a parte i fattori di scala, si tratta di
tecniche conosciute e collaudate), io ci vedo due grossi problemi.
Difficolta' ad immagazzinare grosse quantita' di energia (a meno che non
vogliamo riempire l'Italia di bacini di pompaggio, ad esempio),
combinata dalla vulnerabilita' ad atti di terrorismo di una elettrodotto
(problema esistente anche per i gasdotti e questo mi porterebbe a
scartare anche il fermarsi al "metano"), specialmente se l'Europa
volesse intervenire (alla "amerikana" :-) a garantire la "stabilita'"
politica nel Nord Africa. Il "carbone" come vettore di energia ha vari
grandi vantaggi, tra cui:
- ridurebbe moltissimo i problemi di sabotaggio (a zero ?)
- e' facile fare enormi scorte
- il suo utilizzo non richiede alcuna modifica all'estesa rete di
centrali termoelettriche sparse per l'Europa
- un carbone "sintetico" non dovrebbe essere cosi' inquinante come
quello "naturale", perche' piu' "puro".
> O meglio, siamo nel momento
> storico in cui l'energia prodotta è al culmine, ma anche la domanda di
> energia è al culmine e anzi sembra che aumenti più di quanto aumenti
> l'offerta. È probabile che il gap tra domanda e offerta sia destinato
> ad allargarsi ulteriormente nei prossimi anni (senza contare il tira e
> molla indotto da recessioni periodiche causate dall'aumento dei prezzi
> delle materie prime). Non si sa se ci siano abbastanza risorse fossili
> e abbastanza capacità di innovazione e adattamento da permettere una
> transizione senza eccessivi traumi a un'economia basata su energie
> rinnovabili (o fantanucleari). Senza contare che la maggior parte
> dell'energia attualmente prodotta comporta la produzione di CO2 e
> quindi non avrebbe senso impiegarla per sbarazzarsi della CO2.
Ha senso, eccome, visto che e' quello che si vuole fare con biomasse e
peggio ancora, con il biodiesel e simili, che appunto prelevano il
carbonio dalla CO2 atmosferica, solo con efficienze penose, almeno mi
pare rispetto al metro "industriale".
Ma :-) ... e' piu' un'argomento da discutere su
it.discussioni.energie-alternative
R.L.Deboni
Soviet_Mario
> Soviet_Mario wrote:
>> RLDeboni ha scritto:
>>> Esistono processi industriali, nell'ipotesi di avere energia in
>>> abbondanza, per scomporre la CO2 in carbonio ed ossigeno ?
>>
>> :-)
>> questa domanda è posta come contraddizione in termini : tutti i
>> processi industriali esistenti sono, e come potrebbe essere
>> altrimenti, energeticamente oculati, dato che non esiste mai il caso
>> di avere energia gratis.
>
> Gratis ? Ovviamente, no.
> A condizioni "favorevoli" ... dipende.
dipende cosa intendi per favorevoli ... ma non avvitiamoci in
spirali ipotetiche, e distinguiamo le fonti primarie dai vettori
intermedi (dato che poi ti riallacci all'idrogeno).
Il carbonio, naturale o sintetico, come vettore sarebbe persino
meno adatto dello stesso idrogeno (rispetto al quale sono
estremamente scettico, e non lo sono per partito preso, dato che
invece auspicherei l'avvento di vettori tipo metanolo e/o
etanolo e/o dimetiletere, a seconda dei contesti ... o alla meno
peggio il metano)
>
>> Modificando la domanda in : si possono ipotizzare processi, comunque
>> energeticamente dispendiosi, di riconvertire CO2 in ossigeno e
>> carbonio, allora la risposta diventa naturalmente si : si possono
>> psnsare molti modi (anche se non so quale energeticamente MENO
>> dispendioso).
>
> Questa e' una delle cose che mi interessano, il *meno* dispensioso.
purtroppo su questo, come dissi, non ti posso aiutare
>
>> Immagino che i più convenienti non siano processi "diretti", one-step,
>> ma serie di cicli termo e/o elettrochimici, tali da alla fine condurre
>> alla reazione netta voluta.
>>
>> Non escludo comunque che sia in teoria possibile procedere in maniera
>> di forza bruta, tipo
>> 1) mediante arco o irradiazione molto intensa, portare il gas a
>> bassissima pressione ad una temperatura almeno superiore a 5-6000°.
>> 2) inviare il plasma atomizzato (e ionizzato) su trappola apposita (ad
>> es. raffreddata ad azoto liquido e mantenuta ad una temperatura di
>> poco superiore a quella di ebollizione dell'ossigeno). Sicuramente si
>> formerà una brina composta di carbonio e specie binarie C-O a basso
>> tenore di ossigeno.
>
> Temperature elevate in genere non vanno in compagnia con efficienze
> interessanti.
infatti, ma mi era parso che fossi partito col piglio teorico
del tipo di : "supponiamo di avere energia disponibile a
piacere". Se così non è, l'intero processo per adesso crolla
interamente, perché contro la termodinamica non si può barare, e
qui anche la cinetica non è molto generosa : molto più agevole
scindere l'acqua della CO2
>
>> Una via un po' meno assurda potrebbe sfruttare la reazione tra CO2 e
>> carbonio per produrre 2 CO. Questa è endotermica (ma chi se ne frega,
>> mi dirai) ma ha un delta S positivo, e quindi è favorita a T molto alte.
>
> Quanto alte ?
eh ... penso si trovi in rete questa roba. Cmq, volendo dare un
numero indicativo a memoria, ma proprio spannometrico, si
potrebbe stare sotto il migliaio di gradi, o al limite un pelo
sopra. Per intenderci, questo processo nell'altoforno si
verifica in alcune zone (immagino quelle abbastanza profonde e
non eccessivamente ossidanti), tant'è vero che il CO che produce
è uno dei principali (se non il principale) agente riducente di
Fe2O3 e FeO
>
>> Il CO può poi essere idratato, fondendolo con KOH, e formando
>> formiato. Il formiato può essere ridotto ad es. elettrochimicamente
>> (all'anodo ossidanto l'acqua ad ossigeno) a formaldeide e metanolo,
>> per cui si avrebbe una forma fissa di carbonio. Metà di ciò potrebbe
>> essere pirolizzato in assenza di aria, producendo carbonio da
>> rimandare in ciclo.
>> Non sto a entrare in bilanci, tanto il discorso è a tutt'ora
>> completamente teorico e inapplicabile energeticamente.
>
> Teorico ?
eccerto, teorico : non mi risulta esistere neppure uno straccio
di impianto pilota di fissazione chimica della CO2 (intesa come
riduzione), e allo stato attuale della disponibilità energetica
solo un folle ci investirebbe.
Invero un modo praticamente gratuito di fissazione esiste, ma è
così antico e banale che non te lo sto a menzionare, sicuro che
capisci cosa intendo. Con ciò, termodinamicamente parlando, è
alquanto negativo, ma per fortuna costoro sfruttano realmente
energia gratuita, e con la fissazione di CO2 ci mangiano e ci
crescono.
> Si parla tanto di "economia dell'idrogeno".
Parlare cosa implica ?
Onestamente scommetterei quasi che tra 20 anni sarà considerata
una delle più sonore cantonate per coloro (pochissimi) che ci
avessero scommesso. Ci son tanti comodi vettori liquidi, magari
idrosolubili, magari poco tossici e infinitamente meno
pericolosi su cui investire, che imho l'idrogeno non si
affermerà mai come vettore di massa.
Presto o tardi si troveranno fuel cell che bruciano alcooli o
idrocarburi con efficienza simile all'idrogeno, o altri
escamotage, e allora l'unica vera marcia in più dell'idrogeno
sarà alienata.
> Eppure, buona parte dell'umanita' opera in "economia del carbone".
Eh .... con l'attuale sistema di bilanci e formazioen dei prezzi
non sono ancora contemplate le malattie e il tasso di
rinnovabilità delle risorse, per cui il carbone costa un
infinitesimo (e abbonda). Se si computassero in modo
armonizzato, le cose cambierebbero. Ma la politica segue
l'economia, mica la guida più !
> Idrogeno e' bello, puro, pulito
e brilla per abbondanza in natura (sulla terra) !
> (ma anche un carbone "sintetico"
> potrebbe esserlo, visto che e' improbabile si voglia iniettarci zolfo ed
> altri contaminanti
è un assurdo in termini. E' un vettore innanzi tutto inadatto
all'autotrazione e a piccole caldaie, e per le grosse non si
capisce bene il vantaggio di questo ciclo a carbone.
> :-), ma non e' un combustibile con cui normalmente
> opera la gente comune. E' sfuggente, poco denso, da usare con pesanti
> bombole e tante precauzioni. Insomma, come "vettore di energia" mi pare
> una pessima scelta.
condivido questo in toto, e infatti imho flopperà per economia
di massa
> Probabilmente chi e' partito con l'idea pensava alle
> celle a combustibile.
bravo, in effetti è uno dei suoi usi di eccellenza. Anche il
metanolo non è affatto male cmq
> E la lobby che rapidamente si e' accodata ed oggi
> opera intorno all'idrogeno e' interessata solamente a distrarre da
> soluzioni forse piu' pratiche ed efficienti che potrebbero veramente
> mettere in gioco le posizioni di mercato acquisite.
e il carbone non è tra queste. Imho il metanolo può esserlo (e
il dimetiletere da esso preparabile abb. agevolmente, molto
adatto ai diesel).
L'etanolo per certi versi potrebbe persino esserlo più ancora.
Sul lato sintesi è meno facile prepararlo (ci vuole più chimica
industriale per un unità C2), ma potrebbe essere vantaggioso per
raccordare le fonti sintetiche a quelle tipo
biomasse/biocombustibili da fermentazioni.
Cmq non è una vera scelta contraddittoria : immagino che motori
carburati per l'uno possano essere adattati per l'altro senza
enormi differenze.
>
> Il ragionamento del "vettore" di energia e' di raccogliere energia
> abbondante a poco costo, dove e quando e' disponibile (tipicamente ci si
> riferisce a quella del sole, ma puo' anche essere l'energia di scarto di
> processi industriali).
>
> Ora mi domandavo: in fondo anche il carbone e' un "vettore" d'energia.
si ma ... Il suo punto di partenza (la CO2) è una bestiaccia, e
come combustione è un'osso duro.
> Energia raccolta in tempi molto remoti, ma proveniente da una delle
> fonti a cui oggi si guarda con molto interesse: il sole.
> Fino ad ora pero' vedo che l'unica di ipotesi di "ciclo del carbonio"
> preso in considerazione seriamente e' quello biologico:
> (CO2 + energia solare = biomasse = energia utilie + CO2)
> peccato che i processi biologici siano lenti ed inefficienti.
beh, per inefficienza bisogna mettersi d'accordo. In senso
termodinamico posso darti ragione. Ma considerate le condizioni
blande, la totale sostenibilità, l'assenza di inquinamento, non
direi che la fissazione vegetale sia male.
Quel che può diventare anche molto inefficiente al limite è la
raccolta dei frutti (taglio, trasporto, lavorazioni
meccanizzate), ma è un discorso già fatto e non chiarito del tutto.
> Ad
> esempio, se in Italia il sole sparge 1200 kWh termici per m2 all'anno,
> con le biomasse e' molto se si riesce a ricavarne un 20-30 kWh per m2
> all'anno.
> Quindi, mi domando: si puo' fare meglio (come densita' e del processo e
> come tempi) dei cicli naturali tradizionali?
> Possibilmente senza aspettare eoni :-)
L'uso attualmente migliore in quel senso è l'elettrolisi
dell'acqua, e poi la fissazione dell'idrogeno prodotto in
qualche forma liquida più densa.
ciao
Soviet
>
> R.L.Deboni
Francesco
> Francesco ha scritto:
>
>
[cut]
>
> > (CH3)3P=O -> (CH3)P + 1/2O2
>
> questo è qualcosa di davvero inverosimile. Il gruppo fosforile è
> un qualcosa da 140-150 KCal / mole, ossia uno dei titani tra i
> legami, pari ad H-F. Che genere di ragione potrebbe scindere il
> fosfinossido con questa stechiometria ?
> E' vero che scaldando a piacere un qualcosa, questo finisce per
> rompersi (e la reaz. scritta ha DS > 0), ma perché sacrificare
> il legame più solido dell'ambaradan se ce ne sono di inferiori ?
>
Credo che tu abbia ragione, ho riportato con leggerezza quanto letto
in un abstract in cui si avanzava questa proposta di ciclo. In effetti
nell'abstract si dice che se si trovasse il modo di estrarre ossigeno
dal fosfinossido allora sarebbe fatta. Per la verità mi era venuto
qualche dubbio sulla fattibilità di quel passaggio, ma non gli avevo
dato peso. (il riferimento è http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=5291167)
Per portare a buon fine la reazione CH3OH -> CH4 + 1/2O2 si potrebbe
invece seguire il percorso
CH3OH + H2 -> CH4 + H2O
H2O -> H2 + 1/2O2
La prima reazione ha DG<0 e credo possa avvenire su catalizzatore
eterogeneo con siti acidi che possano coordinare l'ossigeno del
metanolo.
Allora il processo complessivo sarebbe
CO2 + 3H2 -> CH3OH + H2O
CH3OH + H2 -> CH4 + H2O
2 × (H2O -> H2 + 1/2O2)
CH4 -> C + 2H2
Forse i primi due stadi potrebbero essere unificati nella reazione
complessiva
CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
Dunque globalmente il processo sarebbe costituito dagli stadi
CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
2 × (H2O -> H2 + 1/2O2)
CH4 -> C + 2H2
Poi rimangono valide le cose dette nell'altro post: rese basse e
indisponibilità energetica.
Francesco
> Francesco wrote:
> > On 30 Nov, 16:55, RLDeboni <robertodeb...@deboni.name> wrote:
> >> Esistono processi industriali, nell'ipotesi di avere energia in
> >> abbondanza, per scomporre la CO2 in carbonio ed ossigeno ?
>
> >> R.L.Deboni
>
> > Credo che i processi più studiati e promettenti per convertire CO2 in
> > composti a più alta energia siano le reazioni di idrogenazione, simili
> > a quelle di CO/H2, per ottenere metanolo. Negli ultimi anni sono stati
> > fatti studi sperimentali provando diversi catalizzatori. Per giungere
> > a carbonio e ossigeno come richiesto dalla domanda, le reazioni
> > potrebbero essere:
>
> > CO2 + 3H2 -> CH3OH + H2O (idrogenazione)
> > H2O -> H2 + 1/2O2 (elettrolisi o ciclo
> > termochimico, iodio/acido solforico per esempio)
>
> Suppongo che l'elettrolisi e' intesa come ciclo per ripristinare
> l'idrogeno usato nell'idrogenazione.
>
Sì, l'elettrolisi o un ciclo termochimico per scindere l'acqua in
idrogeno e ossigeno servono per chiudere il ciclo del processo di
scisione di CO2 in C e O2. Altrimenti non sarebbe CO2 -> C + O2 la
reazione globale del processo.
[cut]
> > Comunque è la premessa che non tiene, siamo ben lungi dall'essere in
> > una condizione di abbondanza energetica.
>
> Abbiamo luoghi e momenti di abbondanza energetica, i giorni nella fascia
> sub-tropicale. Solo che l'energia ci serve a migliaia di chilometri di
> distanza ed in momenti differiti. Una soluzione proposta e' quella di
> megaelettrodotti che colleghino il Nord Africa all'Europa.
> Ma, a parte
> l'ovvia banalita' tecnologica (a parte i fattori di scala, si tratta di
> tecniche conosciute e collaudate), io ci vedo due grossi problemi.
> Difficolta' ad immagazzinare grosse quantita' di energia (a meno che non
> vogliamo riempire l'Italia di bacini di pompaggio, ad esempio),
> combinata dalla vulnerabilita' ad atti di terrorismo di una elettrodotto
> (problema esistente anche per i gasdotti e questo mi porterebbe a
> scartare anche il fermarsi al "metano"), specialmente se l'Europa
> volesse intervenire (alla "amerikana" :-) a garantire la "stabilita'"
> politica nel Nord Africa. Il "carbone" come vettore di energia ha vari
> grandi vantaggi, tra cui:
> - ridurebbe moltissimo i problemi di sabotaggio (a zero ?)
> - e' facile fare enormi scorte
> - il suo utilizzo non richiede alcuna modifica all'estesa rete di
> centrali termoelettriche sparse per l'Europa
> - un carbone "sintetico" non dovrebbe essere cosi' inquinante come
> quello "naturale", perche' piu' "puro".
>
Il carbone si trasporta in modo inefficiente (non esiste un mercato
globale del carbone paragonabile a quello del petrolio anche per
questo motivo), sarebbe inefficiente la sua produzione da CO2 ed è
inefficiente la sua conversione in energia. Solo per fare un esempio,
il metanolo sarebbe superiore al carbone su tutti e tre i fronti e
potrebbe essere conservato sfruttando gli impianti attualmente
impiegati per i derivati del petrolio.
Se ho ben capito, tu immagini una utopica società futura in cui
l'approvigionamento di energia primaria sarebbe completamente
soddisfatto dall'energia solare e in cui vi sia solo bisogno di un
vettore energetico che possa tamponare la variabilità insita in questo
sistema. In tal caso non credo che il carbone possa essere una
soluzione. Credo sarebbe più conveniente affidarsi ad accumulatori
elettrici per le utenze domestiche e il trasporto privato, magari
collegati in rete in modo che vi sia un mercato dell'energia in cui
chiunque possa essere sia cliente che fornitore e avere poi impianti
di accumulo energetico a livello industriale basati sulla sintesi e il
successivo impiego del vettore energetico che garantisca la migliore
efficienza. Sono d'accordo che l'idrogeno sia un pessimo vettore
energetico per l'autotrazione, potrebbe invece avere qualche
possibilità negli impianti di accumulo industriale in cui sarebbe
impiegato nello stesso sito in cui verrebbe prodotto. Sarebbe in
concorrenza con metano, metanolo e altri ancora.
> > O meglio, siamo nel momento
> > storico in cui l'energia prodotta è al culmine, ma anche la domanda di
> > energia è al culmine e anzi sembra che aumenti più di quanto aumenti
> > l'offerta. È probabile che il gap tra domanda e offerta sia destinato
> > ad allargarsi ulteriormente nei prossimi anni (senza contare il tira e
> > molla indotto da recessioni periodiche causate dall'aumento dei prezzi
> > delle materie prime). Non si sa se ci siano abbastanza risorse fossili
> > e abbastanza capacità di innovazione e adattamento da permettere una
> > transizione senza eccessivi traumi a un'economia basata su energie
> > rinnovabili (o fantanucleari). Senza contare che la maggior parte
> > dell'energia attualmente prodotta comporta la produzione di CO2 e
> > quindi non avrebbe senso impiegarla per sbarazzarsi della CO2.
>
> Ha senso, eccome, visto che e' quello che si vuole fare con biomasse e
> peggio ancora, con il biodiesel e simili, che appunto prelevano il
> carbonio dalla CO2 atmosferica, solo con efficienze penose, almeno mi
> pare rispetto al metro "industriale".
>
Sì, le efficienze sono basse e comunque drogate dal fatto che tutte le
attività di supporto all'agricoltura (produzione di fertilizzanti,
macchine per la coltivazione, macchine il trasporto del
biocombustibile, etc.) sono sorrette da petrolio e gas naturale. Se da
una parte l'aumento del prezzo del petrolio incentiva lo sviluppo dei
biocarburanti, dall'altra ne rende anche maggiore il costo. Se si
pretendesse di usare solo biocombustibili per tutte le attività
necessarie all'agricoltura credo che a conti fatti non rimarrebbe
molto biocarburante per fare altro. L'attuale corsa ai biocombustibili
credo sia sostenuta da logiche di lobby e conseguenti aiuti di stato.
Per le biomasse provenienti da piante non coltivate con lo specifico
scopo di diventare biocombustibili si tratta invece di recupero
energetico e la cosa ha invece senso.
Ciao
Soviet_Mario
> On 1 Dic, 00:29, Soviet_Mario <Sov...@MIR.CCCP> wrote:
>> Francesco ha scritto:
>>
>>
>
> [cut]
>
>>> (CH3)3P=O -> (CH3)P + 1/2O2
>> questo è qualcosa di davvero inverosimile. Il gruppo fosforile è
>> un qualcosa da 140-150 KCal / mole, ossia uno dei titani tra i
>> legami, pari ad H-F. Che genere di ragione potrebbe scindere il
>> fosfinossido con questa stechiometria ?
>> E' vero che scaldando a piacere un qualcosa, questo finisce per
>> rompersi (e la reaz. scritta ha DS > 0), ma perché sacrificare
>> il legame più solido dell'ambaradan se ce ne sono di inferiori ?
>>
>
> Credo che tu abbia ragione, ho riportato con leggerezza quanto letto
> in un abstract in cui si avanzava questa proposta di ciclo. In effetti
> nell'abstract si dice che se si trovasse il modo di estrarre ossigeno
> dal fosfinossido allora sarebbe fatta.
sono un uccellaccio del malaugurio ;-\
cmq ora guardo l'abstract
> Per la verità mi era venuto
> qualche dubbio sulla fattibilità di quel passaggio, ma non gli avevo
> dato peso. (il riferimento è http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=5291167)
>
> Per portare a buon fine la reazione CH3OH -> CH4 + 1/2O2 si potrebbe
> invece seguire il percorso
>
> CH3OH + H2 -> CH4 + H2O
si, come poi dici, con catalisi fortemente acida potrebbe fungere.
Un costoso metodo a bassa temperatura potrebbe essere
CH3OH + HI -> CH3-I + H2O
questa avviene anche con HI acquoso
CH3-I + H2 -> CH4 + HI (riciclo)
dovrebbe essere agevole, data la debolezza del legame HI.
Potrebbe esserci il problema (o anche no, dipende), della
formazione di etano, ma probabilmente con alti eccessi di
idrogeno la ricombinazione (coupling C-C) dovrebbe essere tenuta
bassa.
In definitiva HI è catalitico
> H2O -> H2 + 1/2O2
>
> La prima reazione ha DG<0 e credo possa avvenire su catalizzatore
> eterogeneo con siti acidi che possano coordinare l'ossigeno del
> metanolo.
>
> Allora il processo complessivo sarebbe
CUT
ciao
Soviet