Lo sviluppo di tecnologie emergenti e l affidabilità impiantistica

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1 Lo sviluppo di tecnologie emergenti e l affidabilità impiantistica Convegno: La scienza e la tecnica rendono sicuro il lavoro Genova ottobre 2009 Ing. Paolo Pittiglio La linea di ricerca DIPIA Rischi delle tecnologie emergenti considera, nel settore energetico, nuove applicazioni di tecnologie mature, come l utilizzo del gas naturale liquefatto e dell idrogeno, il settore nucleare, nonchè tecnologie innovative, come la cattura e stoccaggio geologico dell anidride carbonica, conosciuta come tecnologia CCS (Carbon Dioxide Capture and geological Storage)

2 Impianto di combustione Da IMPIANTO a SISTEMA : la catena CCS (Carbon dioxide Capture and geological Storage) per la cattura e lo stoccaggio geologico dell anidride carbonica CO2 pura e compressa Trasporto in condotta Stoccaggio nel sottosuolo Combustione a ossigeno Il combustibile fossile è alimentato al combustore con ossigeno anziché con aria, si genera una corrente gassosa costituita principalmente da CO2 e vapore d'acqua che in parte è ricircolata al combustore. Il vapor d'acqua è separato per condensazione e la corrente di CO2 concentrata può essere compressa e stoccata Caratteristiche: assenza dell azoto, temperature di fiamma elevate, è necessario disporre dell ossigeno

3 Consiste nella separazione della CO2 dai fumi generati dalla combustione e preventivamente depurati mediante gli attuali sistemi di trattamento I flussi da trattare hanno concentrazioni di CO2 basse (4-14% vol) È possibile il retrofit Cattura post-combustione Per realizzare questa tecnologia deve essere inserito un impianto chimico per il processo aggiuntivo di cattura e separazione, per il quale sono introdotte nuove sostanze Cattura assorbitiva Fonte: DNV, 2008 La separazione avviene utilizzando un solvente che assorbe la CO2 a bassa temperatura dai fumi e la rilascia successivamente per riscaldamento, generando una corrente di CO2 pressoché pura

4 Fonte:Mitchell2009 Solventi provati e commercialmente disponibili MEA monoethanolamine KS-1 amdea AC PZ/KC IL EZ Solventi in sviluppo NH3/(NH4)2CO3 piperazine promoted K2CO3 liquidi ionici solventi enzimatici Fonte: Technical Report ECRA, 2008

5 Sostanze Alcune ammine organiche, il metanolo, propylene carbonate and methyl-2- pyrrolidone, sono comunemente impiegate nei processi di cattura dell anidride carbonica. Queste sostanze sono ben conosciute e le loro proprietà sono state completamente categorizzate. Tutte queste sostanze sono classificate come pericolose e presentano un rischio da esposizione lavorativa. I tipi più avanzati di tecnologia di cattura sono lo scrubbing con ammine (cattura post combustione) e la combustione con ossigeno. Le ammine (se l ammina scelta è classificata come tossica) e l ossigeno sono entrambe definite come sostanze pericolose Seveso con quantità soglia rispettivamente di 50 e 200 tonnellate. A seconda della scala del processo, potrebbe accadere che le installazioni per la cattura dell anidride carbonica siano definite come stabilimenti soggetti agli obblighi della direttiva Seveso. Fonte: HSE 2006, 2008 impurezze, presenza di acqua lunghezza condotta pressione bar Compressione e trasporto CO2 fluido supercritico o fase densa Punto critico: 73 bar, 31 C Particolarità Densità pari a quella dell acqua, ma viscosità molto bassa, come un gas; alta diffusività, alta capacità di solubilizzare

6 Alcune caratteristiche di interesse per la sicurezza CO2 fluido supercritico è altamente invasivo, può dissolvere alcuni materiali la presenza di umidità ha l effetto di accelerare la corrosione è in gioco energia elastica di pressione, aumento di volume c è raffreddamento nel rilascio, si può avere infragilimento criogenico, possibile la formazione e proiezione di ghiaccio secco Direttiva 2009/31/EC del 23 aprile 2009 (OJ L140 del 5 giugno 2009) sullo stoccaggio geologico dell anidride carbonica definisce il quadro regolamentare dello stoccaggio geologico sicuro in merito a: scelta del sito, esplorazione, stoccaggio e relativo esercizio, azioni di monitoraggio, ispezioni e misure da adottare modifica diverse direttive, valutazione impatto ambientale, acque, responsabilità ambientale, rifiuti, prevenzione e riduzione integrate dell inquinamento, nonché la direttiva 2001/80/CE (emissioni di determinati inquinanti da grandi impianti di combustione) per introdurre valutazioni e condizioni di fattibilità del retrofit su impianti termoelettrici di almeno 300 MWe

7 Art. 9a aggiunto nella direttiva 2001/80/CE valutazione - disponibilità siti di stoccaggio adatti - realizzabilità tecnica ed economica delle strutture per il trasporto della CO2 - fattibilità tecnica ed economica del retrofit per la cattura della CO2 condizione che nel sito dell installazione sia stato riservato lo spazio adatto per il sistema di cattura e compressione della CO2 Nel caso del settore energetico, nuove tecnologie stanno emergendo come soluzioni per rispondere a spinte ambientali A seguito del grande interesse che ha assunto la problematica dei cambiamenti climatici vengono proposte soluzioni tecnologiche del tutto innovative, come la separazione e stoccaggio dell'anidride carbonica generata nei processi di combustione Queste tecnologie inducono nuovi rischi che devono essere attentamente compresi e valutati, anche con ricerche di base, per evitare che l'eliminazione di un problema ambientale si realizzi a danno della sicurezza dei lavoratori e dei cittadini

8 Ovviamente le direttive europee e le normative nazionali, compreso il controllo del rischio di incidenti rilevanti, precedono gli sviluppi commerciali, obiettivo delle attività di ricerca e sperimentazione. Potrebbe comportare gravi danni arrivare alle realizzazioni commerciali senza che la normativa sia stata predisposta È necessario quindi accompagnare lo sviluppo delle tecnologie emergenti nei vari stadi (impianti pilota, impianti dimostrativi) con studi sulla affidabilità e sulla sicurezza Agenda delle attività di ricerca: Analisi del rischio lungo tutta la catena CCS Approfondimento degli aspetti di sicurezza riguardo a sostanze, componenti e attrezzature impiegate Studio delle problematiche relative all anidride carbonica in fase densa (impianto condotta) Studio dei fenomeni di rilascio

9 Grazie per l attenzione