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Il gas naturale allo stato puro!

 By Luca Longo

Eni Award, iniziativa nata con lo scopo di incentivare la ricerca nel settore energetico, si è guadagnata nel corso degli anni il riconoscimento di un vero e proprio “Nobel dell’Energia” laddove il celebre Premio dell’accademia di Stoccolma non contempla tale specifico campo.
Dopo Matteo Fasano, vi presentiamo l’altro vincitore del Premio Giovane Ricercatore dell’anno: Stefano Langé…

Oggi parliamo con Stefano Langé. 29 anni, milanese, ingegnere chimico, ha effettuato stages in Maire Tecnimont a Milano, al Centre Thermodynamique des Procédés a Fontainebleau, e un anno di post-dottorato al Politecnico di Milano. Ora è Project Manager presso la società Ypso-Facto a Nancy. Stefano è vincitore di “ENI AWARD 2017 – Premio Giovane Ricercatore dell’anno” con la ricerca Purificazione del gas naturale per mezzo di un nuovo processo di distillazione a bassa temperatura.

Stefano, in poche parole, in cosa consiste la tua ricerca?

Si tratta della validazione di un originale processo di purificazione del gas naturale per distillazione a bassa temperatura. È una soluzione innovativa e più competitiva rispetto alle tecniche tradizionali per la rimozione di anidride carbonica (CO2) e acido solfidrico (H2S).

Si, ma perché ci interessa? Che problema affronta e come lo risolve?

Il nostro Pianeta è sempre più affamato di energia perché cresce la popolazione e anche lo sviluppo dei paesi emergenti. Per questo aumenta la domanda mondiale di gas naturale. Anzi, è la fonte col maggior tasso di crescita.

Certo. Il metano (CH4) è la fonte fossile col più alto contenuto energetico e le più basse emissioni di CO2. Però…

Appunto: però… Però circa il 40% delle riserve mondiali conosciute di gas ha un grande contenuto di CO2 e/o di H2S. Ci sono giacimenti dove l’anidride carbonica rappresenta fino all’80% del contenuto, ed altri in cui l’acido solfidrico arriva fino al 15%!

È un bel guaio, visto che non vogliamo certo liberare in atmosfera quella valanga di CO2. E concentrazioni così elevate di un veleno potente come l’acido solfidrico provocano non solo gravi corrosioni degli impianti ma anche grossi problemi di inquinamento.

Infatti. Si devono eliminare entrambi i gas dal flusso di metano. Ed è un grosso problema. La prima soluzione sarebbe di portare il gas a bassa temperatura e poi distillarlo per separare il metano.

Ma in questo caso, a parte il consumo energetico, non si forma ghiaccio secco (CO2 solida)?

Infatti. Se la concentrazione di CO2 è troppo elevata si forma ghiaccio secco negli impianti intasando e bloccando tutto. Una seconda tecnica di purificazione – l’assorbimento chimico in soluzioni acquose di ammine – richiede più energia ancora per la rigenerazione e il riciclo del solvente. E processi che permettono una formazione controllata di CO2 solida al loro interno, mediante speciali apparecchiature, risultano comunque complessi e costosi.

E qui interviene la tua soluzione per valorizzare queste enormi riserve di gas ad alto contenuto di CO2 ed H2S…

Si. Non da solo ma all’interno di un gruppo interdisciplinare abbiamo sviluppato un metodo innovativo sulla base di dati sperimentali, modelli termodinamici e simulazioni di processo.

In due parole?

Questa nuova tecnologia permette la purificazione del gas naturale a bassa temperatura con più stadi di semplici operazioni unitarie tipiche dell’industria di processo. Si evita congelamento della CO2 senza usare solventi e con minori costi energetici rispetto alle tecnologie precedenti.

Mhhh… E all’uscita del processo hai CO2 già bella catturata e concentrata!

Infatti! Non si hanno costi aggiuntivi associati alla cattura della CO2 (compressione e disidratazione): viene recuperata pura dal processo, in fase liquida e in pressione.

Il tuo contributo personale?

Ho studiato e descritto i complessi equilibri di fase presenti nelle miscele CH4+CO2 e CH4+CO2+H2S, in presenza anche di fasi solide ricche di CO2. Inoltre, abbiamo raccolto nuovi dati sperimentali termodinamici per definire e comprendere meglio l’effetto dell’H2S sul congelamento della CO2 in miscela con metano.

Sei lanciatissimo. Dai, ora fallo capire ai ragazzi di una scuola elementare.

In sostanza: il metano sta diventando sempre più importante per la nostra vita. Buona parte di quello che si trova nei giacimenti è “sporco”. E non possiamo usarlo così com’è senza inquinare gravemente il pianeta e la nostra stessa vita. Ho trovato un modo astuto per ripulirlo senza spendere più energia e più soldi di quelli che posso ricavare bruciando o vendendo il metano. Semplice, no?

Langé riceve il premio durante l'evento Eni Award 2017

Quale è stata la principale difficoltà che hai incontrato e come l’hai superata?

Il principale ostacolo era la mancanza informazioni sull’influenza di altri inquinanti sulla formazione della CO2 solida. L’effetto della presenza di H2S sulla formazione di CO2 solida non è prevedibile con modelli semplici. A Fontainebleau ho potuto fare prove sperimentali su sistemi contenenti tutti e tre i gas in varie concentrazioni relative. E grazie ai dati ottenuti ho potuto finalmente tarare i modelli termodinamici che ora permettono di prevedere l’effetto di varie concentrazioni dei due inquinanti nel metano.

E nella parte sperimentale quando è stata la svolta?

Quando, abbandonate tutte le altre strade, ci è venuto in mente di seguire una procedura a gradini successivi, in più stadi separati. Ciascuno di questi realizzabile con gli impianti già utilizzati per le tecnologie precedenti.

Il giorno in cui si è accesa la lampadina?

Non c’è stato un giorno in cui si è accesa di botto una lampadina, ma un faticoso lavoro di sette mesi per raccogliere i dati sperimentali e, lentamente, rendere sempre più chiaro e definito il nostro modello previsionale.

È proprio vero che la scienza è 1% ispirazione e 99% traspirazione… E ora la tua ricerca prosegue per?

Abbiamo realizzato una unità pilota per fare i test di purificazione. Ora stiamo lavorando per collegarla con le altre unità di processo: il recupero di idrocarburi più pesanti del metano, lo stoccaggio della CO2

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Puoi produrre il vettore energetico del futuro in maniera sicura, competitiva e vantaggiosa rispetto agli altri competitor.

Ok. E ne hai pure risparmiati 17! Con chi hai collaborato? Questa ricerca è stata tutta Made in Italy?

È stato un progetto interamente sviluppato in realtà italiane. Politecnico e Tecnimont. L’idea e il lavoro sono stati sviluppati in Italia. Ho vissuto una ottima sinergia fra università e aziende in grado di trovare soluzioni di processo innovative in un mercato mondiale.

In chiusura, hai un minuto per convincere un ragazzo o una ragazza che ha finito la scuola secondaria a proseguire gli studi…

Vale la pena di investire altri anni per studiare, perché potrai veramente apprendere una professione. Studiare a livello universitario è una scuola di vita, è imparare a organizzare i propri tempi, è fissare le priorità, è avere un chiaro scopo finale. Ma è anche una occasione per confrontare te stesso con altri studenti e creare legami che vivranno anche dopo l’università. Per te stesso, per capire il mondo intorno a te, ma anche per fare ripartire il Paese, occorre sapere e saper fare.

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informazioni sull'autore
Luca Longo
Chimico industriale specializzato in chimica teorica. Si occupa di calcolo scientifico da 30 anni. Lavora nella ricerca di nuove tecnologie per l’energia. In tutto quello che fa, ama andare fino in fondo.