Fischer Tropsch: combustibili solidi a combustibile liquido

Il processo Fischer Tropsch: carburante sintetico

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Il processo Fischer Tropsch è un processo di liquefazione abbastanza complesso per combustibili solidi o gassosi. In altre parole, consente di ottenere un combustibile liquido da un combustibile solido o da un gas.

L'interesse del processo di liquefazione è evidente, ecco i suoi 2 argomenti principali:

- un combustibile liquido ha generalmente un potere calorifico di volume più interessante, vale a dire che la stessa energia chimica potenziale richiederà un volume molto più piccolo quando il carburante è in forma liquida che in forma solida e ancora di più per il gas. Ciò consente una più facile conservazione e trasporto.
Esempio: a parità di energia immagazzinata, pellet di legno sono circa 3,5 volte più volume rispetto al petrolio.

- un combustibile liquido è generalmente molto più facilmente "infiammabile" e consente una regolazione della potenza molto più agevole. Che può essere un criterio fondamentale in alcuni campi di energia come quello dei trasporti, per esempio.

Il processo di Fischer-Tropsch (secondo Wikipedia)

Il processo Fischer-Tropsch è una reazione chimica che catalizza il monossido di carbonio e l'idrogeno per convertirli in idrocarburi. I catalizzatori più comuni sono il ferro o il cobalto.

L'interesse della conversione è produrre combustibile liquido sintetico, Syncrude, da carbone, legno o gas. La conversione Fischer-Tropsch è un processo molto efficiente in termini di rendimento, ma che richiede investimenti molto pesanti, il che lo rende economicamente vulnerabile alle fluttuazioni al ribasso del prezzo di un barile di petrolio. Inoltre, la fase di produzione del gas di sintesi (la miscela di H2 e CO) mostra una resa abbastanza scarsa, che penalizza la resa complessiva del processo.

Reazione di Fischer-Tropsch

La sintesi Fischer-Tropsch come scoperto dai suoi due inventori è la seguente:

CH4 + 1 / 2O2 -> 2H2 + CO

(2n + 1) H2 + nCO -> CnH (2n + 2) + nH2O

La miscela di monossido di carbonio e idrogeno è chiamata syngas o syngas. La produzione risultante (greggio sintetico o sincrudo) viene raffinata per ottenere il combustibile sintetico desiderato.

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Wikipedia ha questo processo (secondo Wikipedia)

L'invenzione del metodo Fischer Tropsch risale al 1925 ed è attribuita a due ricercatori tedeschi, Franz Fischer e Hans Tropsch, che lavorano per il Kaiser Wilhelm Institut (Germania). Questo processo si basa sulla riduzione catalitica degli ossidi di carbonio da parte dell'idrogeno per convertirli in idrocarburi. Il suo interesse è quello di produrre, dal carbone o dal gas, un petrolio sintetico (syncrude) che viene poi raffinato per fornire combustibile liquido sintetico (synfuel).

Origine tedesca: 124 barili sintetici al giorno nel 000 ...

Questo processo è stato sviluppato e sfruttato dalla Germania, povera di petrolio e di colonie petrolifere, ma ricca di carbone per produrre combustibile liquido, ampiamente utilizzato da tedeschi e giapponesi durante la seconda guerra mondiale. Così è stato istituito il primo impianto pilota da Ruhrchemie AGS nel 1934 e industrializzato nel 1936.

All'inizio del 1944, il Reich produceva circa 124 barili / giorno di carburante dal carbone, che rappresentava oltre il 000% del suo fabbisogno di carburante per l'aviazione e oltre il 90% del fabbisogno totale di carburante del paese.

Il carburante ottenuto era ancora di qualità (e soprattutto di consistenza) inferiore rispetto al carburante di origine petrolifera, gli ingegneri ricorsero quindi all'iniezione di acqua per compensare numeri di ottani piuttosto bassi. Saperne di più: iniezione di acqua nel Messerschmitt.

Questa produzione è venuto da 18 impianti di liquefazione diretta, ma anche piccole fabbriche 9 FT, che ha prodotto alcuni 14 000 barili / giorno.

... ma anche in Giappone

Anche il Giappone ha cercato di produrre carburanti da carbone, la produzione è stata effettuata principalmente per cokefazione a bassa temperatura, in qualche modo efficace ma processo semplice.

Tuttavia, la società Mitsui ha acquistato una licenza del processo Fischer Tropsch da Ruhrchemie per costruire tre stabilimenti a Miike, Amagasaki e Takikawa, che non hanno mai raggiunto le loro capacità nominali a causa di problemi di progettazione.

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Negli anni 1944 il Giappone ha prodotto 114 tonnellate di carburante dal carbone, ma solo 000 di queste sono state prodotte utilizzando il processo FT. Tra il 18.000 e il 1944 le fabbriche tedesche e giapponesi furono gravemente danneggiate dai bombardamenti alleati e la maggior parte fu smantellata dopo la guerra.

L'abbandono della tecnologia dopo la guerra se non in Sud Africa

Gli scienziati tedeschi che avevano sviluppato il processo FT furono catturati dagli americani e sette di loro furono inviati negli Stati Uniti come parte dell'operazione Paperclip. Tuttavia, dopo la strutturazione del mercato del petrolio e il forte calo dei prezzi, gli Stati Uniti ha abbandonato la ricerca e il Fischer-Tropsch è caduto in disuso.

Negli anni '1950, però, riacquistò interesse per il Sudafrica: questo Paese, con abbondanti risorse di carbone, costruì miniere altamente meccanizzate (Sasol) che riforniscono unità CTL, la cui produzione è basata su due distinte sintesi Fischer Tropsch:
- Processo Arge (sviluppato da Ruhrchemie-Lurgi) per la produzione di idrocarburi ad alto punto di ebollizione, come gasolio e cere.
- Processo Synthol per la produzione di idrocarburi con punti di ebollizione inferiori, come benzina, acetone e alcoli.

La produzione sufficiente a fornire i suoi carburanti stradali.

Ancora attualmente utilizzato

Nel 2006, queste unità coprivano circa un terzo del fabbisogno sudafricano e la società Sasol è diventata uno degli specialisti mondiali in questo campo.

Dopo il primo 1973 shock petrolifero, che ha causato l'aumento dei prezzi del greggio, più aziende e ricercatori hanno cercato di migliorare il processo di base di Fischer-Tropsch, che ha generato una serie di processi simili raggruppate sotto la sintesi componente o Fischer-Tropsch chimica Fischer-Tropsch.

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A B-52 rubare carbone negli Stati Uniti

Dagli anni 2000 il processo ha quindi riacquistato interesse economico. Così il Dipartimento della Difesa americano ha raccomandato nel settembre 2005 lo sviluppo di un'industria petrolifera basata sullo sfruttamento delle risorse energetiche degli Stati Uniti nel carbone al fine di produrre combustibile mediante il processo Fischer-Tropsch e quindi non dipendere da risorse naturali esterne per i propri bisogni.

Dal 2006, un B52 dell'aeronautica militare statunitense effettua i test con carburante Fischer-Tropsch, miscelato al 50% o puro. Per il momento è un successo che permetterà all'esercito americano di riconquistare un'indipendenza strategica per il suo carburante militare.

éconologiques e applicazioni sostenibili

Il fatto di liquefare carbone o gas non cambia nulla, o poco, sull'effetto serra e sull'esaurimento delle risorse fossili, anzi; prima o poi il carbonio verrà rilasciato nell'atmosfera e la risorsa naturale utilizzata non è rinnovabile.

E 'piuttosto un altro utilizzando il processo Fischer-Tropsch da biomasse, biogas o anche rifiuti organici industriali.

Così il principio generale della reazione Fischer-Tropsch si è molto diversificato dall'inizio, e ha dato origine a processi e denominazioni più generiche, come CtL (Coal to Liquids), GtL (Gas to Liquids) ma soprattutto BtL (Da biomasse a liquidi). È quest'ultimo settore che è di particolare interesse per l'econologia.

Molte organizzazioni, tra CEA, stanno lavorando per migliorare i processi di conversione, infatti, l'efficienza energetica complessiva di questa tecnologia rimane un punto debole.

Esempio, liquefazione di rifiuti industriali da parte di una società tedesca (trasmessa su Autoplus nel novembre 2005):

Fischer Tropsch in AutoPlus

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