Tecnologia

Sarà il primo impianto di taglia industriale in Europa, che consentirà di ottenere energia ad alta efficienza sfruttando la tecnologia delle celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC), il primo al mondo alimentato dal biogas ottenuto dalla depurazione delle acque

Il progetto europeo DEMOSOFC, coordinato dal Politecnico di Torino, realizzerà nell’impianto SMAT di Collegno il primo sistema in Europa di taglia industriale per trasformare il processo di depurazione in risorsa, grazie ad una cella a combustibile ad alta efficienza. Sarà il primo impianto di questo tipo in Europa che consentirà di ottenere energia ad alta efficienza sfruttando la tecnologia delle celle a combustibile ad ossidi solidi (SOFC), il primo al mondo alimentato dal biogas ottenuto dalla depurazione delle acque.

Budget da quasi 6 milioni - Il progetto è coordinato dal professor Massimo Santarelli del Dipartimento Energia del Politecnico di Torino e prevede un partenariato di 5 istituti di ricerca e aziende europei: Politecnico di Torino e Gruppo SMAT per l’Italia, l’azienda finlandese Convion Oy, produttrice di sistemi SOFC, il centro di ricerca finlandese VTT ed infine l’Imperial College of Science, Technology and Medicine (Londra). Il progetto ha un budget complessivo di circa 5,9 milioni di euro ed è finanziato dall’Unione Europea con 4.2 milioni di euro nell’ambito del programma Horizon 2020, piattaforma FCH-J (Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking).
Come funziona - L’impianto DEMOSOFC vedrà impiegati tre moduli fuel cell in grado di produrre in cogenerazione 175 kW elettrici e 90 kW termici, con un’efficienza elettrica del 53%. Il Sistema verrà installato nell’impianto di trattamento acque reflue di SMAT Collegno (Torino), dove attualmente il biogas è prodotto dalla digestione anaerobica dei fanghi di depurazione delle acque reflue urbane. L’impianto a fuel cell garantirà la fornitura di circa il 30% del fabbisogno elettrico del sito (attualmente coperto interamente dalla rete) e del 100% del fabbisogno termico. L’impianto impiegherà la tecnologia SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), ovvero le celle a combustibile ad ossidi solidi che funzionano a circa 800 °C e che possono essere alimentate anche direttamente a gas metano o a biogas. Le SOFC rappresentano la tecnologia più efficiente tra le varie tipologie di fuel cell disponibili.

Il progetto - DEMOSOFC prende avvio dai risultati del progetto SOFCOM, recentemente concluso e sempre coordinato dal Politecnico di Torino, che nasceva dalla necessità di rendere produttivo dal punto di vista energetico un processo necessario, cioè la depurazione delle acque di scarico. Un processo che, applicando il procedimento messo a punto dal progetto (che ha visto la realizzazione di un primo prototipo funzionante a scala ridotta), permette non solo di ottenere energia elettrica e calore (caratteristica di un sistema cogenerativo), ma anche altri due “prodotti”: acqua pulita e il ri-fissaggio del contenuto di Carbonio del combustibile primario (biogas) in forma di biomassa (alghe) che può essere reimpiegata. Partendo dal biogas si procede alla separazione dello zolfo e di altri contaminanti, per poi avviare la reazione negli elettrodi di cella che permette di produrre energia elettrica ad alta efficienza (fino al 50%, quando di solito a pari condizioni di taglia una macchina termica si attesta intorno al 30-35%). Il sistema è cogenerativo, in quanto consente inoltre il parziale recupero del calore prodotto dalla cella.
Da un punto di vista di strategia energetica, il prototipo dimostra come i sistemi SFC (Smart Fuel Cell) possano rappresentare una importante chiave di volta per i sistemi energetici del futuro, basati su combustibili rinnovabili, altissima efficienza di conversione elettrica e recupero totale delle sostanze utilizzate (carbonio, idrogeno, ossigeno), potenzialmente tendenti a realizzare un concetto di poli-generazione (heat&power + chemicals).
Inoltre, mentre ad esempio i fumi di una macchina a motore termico, vedono la CO2 “annegata” in un grande volume di azoto, con conseguenti maggiori difficoltà per il suo sequestro, in una cella SOFC gli esausti anodici, cioè gli scarti del processo, sono già privi di azoto. Questo permette un recupero più semplice della CO2 che può essere separata facilmente dall’acqua con cui è miscelata. Il flusso di CO2 viene così recuperato per il ri-fissaggio del carbonio in forma di biomasse.  DEMOSOFC si propone di portare la tecnologia sviluppata da SOFCOM alla scala industriale, fornendo un prodotto/processo pronto per la commercializzazione.