REBEL Sviluppo di un processo sostenibile e di un reattore catalitico elettrificato a elevata efficienza energetica per sintesi di biocarburanti da biogas
• KT Tech S.p.A. (KTT, Capofila)
Proprietario della tecnologia, ingegneria e costruzione dell’impianto pilota
• Nextchem S.p.A. (NXC)
Sviluppo concettuale della tecnologia, operazione dell'impianto pilota, valutazioni sulla tecnologia
• Università degli Studi di Salerno (UNISA)
Test sul catalizzatore e validazione su scala di laboratorio, elettrificazione del catalizzatore per l’impianto pilota
• Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-ITAE)
Up-scaling del catalizzatore per l’impianto pilota
Progetto finanziato dal Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica nell’ambito dell’iniziativa Mission Innovation 2.0
Il progetto REBEL propone un processo innovativo e sostenibile per la sintesi di biocarburanti da biogas, costituito macroscopicamente da due step: uno step di reforming elettrificato del biogas, seguito da uno step di sintesi di biocarburanti (biometanolo, SAF: sustainable aviation fuel).
REBEL mira a validare su scala pilota (TRL7) un reattore già sviluppato a TRL4 per la reazione di reforming elettrificato di metano, innovativo rispetto ai reattori convenzionali che prevedono di fornire calore alla reazione tramite la combustione di gas, con relative emissioni di CO2. Inoltre la tecnologia proposta consente, rispetto a sistemi che utilizzano biometano derivato da biogas, la conversione diretta della CO2 contenuta nella materia prima, valorizzandola e riducendone le emissioni in atmosfera.
L’obiettivo generale del progetto è di sviluppare una tecnologia per lo sfruttamento del biogas integrabile con sintesi convenzionali, che favorisca la produzione delocalizzata di biocarburanti sintetici a impronta carbonica nulla, utilizzando fonti rinnovabili come materia prima (biogas), ed eliminando le emissioni di CO2 derivanti dal riscaldamento necessario al processo (reformer elettrificato). Il progetto REBEL può supportare lo sviluppo e la valorizzazione del settore del biogas, favorendo una filiera italiana ed europea che valorizzi le risorse locali (scarti agricoli, agroalimentari e rifiuti organici) in prodotti ad alto valore aggiunto.
Il progetto prevede l’elaborazione di schemi di processo integranti il reattore di reforming elettrificato con tecnologie di sintesi di biocarburanti (SAF e biometanolo) al fine di evidenziare e analizzare sinergie con essi, con l’obiettivo di elaborare schemi d’impianto semplici, facilmente adattabili a diverse scale per lo sfruttamento di biogas, e che possano massimizzare l’efficienza del processo per produrre biocarburanti sostenibili e competitivi sul mercato.
Bioidrogeno e biocarburanti
da TRL 4 a TRL 7
> 10 Nm³/h di biogas (sintetico) in ingresso
≥65% rispetto ai combustibili fossili (RED compliance), ovvero riduzione delle emissioni di CO2 rispetto ai reformer convenzionali e delle emissioni da combustibili fossili
• Valorizzazione del territorio in termini di maggiore indipendenza energetica, consentendo di ridurre la necessità di importazione di materie prime fossili e consentendo un’efficace decarbonizzazione grazie all'origine biologica del biogas
• Potenziamento dei meccanismi di economia circolare, grazie alla valorizzazione di scarti agricoli (o Frazione Organica dei Rifiuti Solidi Urbani) a livello locale
• Ottimizzazione delle risorse, migliorando la sostenibilità e l’efficienza del processo industriale;
• Riduzione degli impatti ambientali, il processo prevede infatti non solo la conversione della componente biometano nel biogas, ma anche della CO2 permettendone la valorizzazione e evitandone l’emissione in atmosfera
Il progetto REBEL, sviluppato da KT Tech e NEXTCHEM in collaborazione con l'Università degli Studi di Salerno ed il CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), propone un processo a impronta carbonica nulla per la produzione delocalizzata di biocarburanti a partire da biogas.
Il processo e’ composto da due step principali: il reforming elettrificato di biogas e la successiva sintesi di biocarburanti a partire dal syngas. I principali punti di forza della soluzione proposta sono:
- La valorizzazione delle risorse locali, come scarti agricoli, agroalimentari e rifiuti organici, per la produzione del biogas
- L’utilizzo di materie prime rinnovabili come il biogas, valorizzando non solo il biometano ma anche la quota di CO2 contenuta, permettendone quindi la conversione nel reattore di reforming ed evitandone l’emissione in atmosfera
- L’elettrificazione del reattore di reforming, che pemette di fornire il calore necessario alla reazione attraverso energia elettrica rinnovabile, evitando la combustione di idrocarburi e le relative emissioni di CO2
- La delocalizzazione della produzione di biocombustibili, che permette di sfruttare le risorse rinnovabili disponibili sul territorio
Il focus principale del progetto è un reattore elettrificato innovativo, che permette di fornire calore alle reazioni endotermiche (reforming di biogas) evitando la combustione di idrocarburi e di conseguenza le emissioni di CO2 collegate.
Il progetto propone il reforming di biogas, valorizzando quindi sia il biometano che la CO2 contenuta nella materia prima rinnovabile, utilizzando il reattore elettrificato e di conseguenza riducendo le emissioni di CO2 rispetto a processi convenzionali. Il syngas generato dal reforming viene quindi utilizzato per la sintesi di biocombustibili, come biometanolo e SAF (Sustainable Aviation Fuel).
Il Progetto REBEL è strutturato in cinque pacchetti di lavoro (Work Packages), ognuno dedicato ad una fase specifica delle attivita’. I WP permettono la suddivisione del lavoro in maniera strutturata, partendo dalle definizioni e specifiche iniziali, allo sviluppo e ottimizzazione del catalizzatore, arrivando poi alle attivita’ centrali come la realizzazione dell’impianto pilota per la validazione della tecnologia, accompagnata dalle valutazioni tecno-economiche e ambientali sul processo su scala industriale. Le sezioni seguenti forniscono una breve panoramica di ogni pacchetto di lavoro, illustrandone il focus principale.
- WP1 – Specifiche e definizione processo (NEXTCHEM): Specifiche su input e prodotti, definizione taglia rappresentativa di impianto industriale, sviluppo di schemi e simulazioni di processo (pilota e industriale).
- WP2 – Ottimizzazione e Scale up del catalizzatore strutturato elettrificato (UNISA): Scale-up catalizzatore strutturato elettrificato da testare su unità pilota (TRL 7)
- WP3 – Unità pilota di reforming – design, realizzazione, test e post analisi (KTT): Realizzazione dell’impianto pilota al Green Innovation District di NextChem a Roma, test operativi per un periodo di 2000 ore
- WP4 – Impatti della tecnologia su scala industriale (KTT): Analisi tecno-economica, life cycle assessment e exploitation strategy della tecnologia
- WP5 – Comunicazione e disseminazione (NEXTCHEM): Piano di comunicazione e disseminazione della tecnologia, interazione con comunità scientifica e stakeholders, promozione della soluzione tecnologica
- Validazione a TRL7 della tecnologia proposta per il reforming elettrificato di biogas in syngas
- Operazione del pilota per un periodo di 2000 ore, produzione di almeno 20 Nm3/h di syngas con composizione adeguata per sintesi biocarburanti a valle, efficienza termica reformer > 90%
- Valutazione della fattibilità tecnologica dal punto di vista tecnico, economico e ambientale
- Ridduzione del 65% delle emissioni di CO2 rispetto al reformer convenzionale
- Definizione della strategia di mercato per la commercializzazione della tecnologia.
- Numero ore di operazione dell’impianto pilota a TRL 7: 2.000 (intese come ore per ottimizzazione parametri + produzione syngas)
- Costo di produzione del SAF target di 3.000 €/ton (comparabile con principale alternativa a biocombustibili da HEFA)
- Costo di produzione del metanolo target 1.400 €/ton (comparabile con riferimento attuale)
- Qualità del prodotto syngas (rapporto molare H2/CO all'uscita del reattore di reforming pilota): > 90% del valore teorico all'equilibrio termodinamico
- Efficacia dello stadio di reforming del biogas misurata in termini di conversione CO2 (TRL7): > 60%
- Riduzione dell'impronta di carbonio dei biocombustibili di almeno 65% rispetto ad alternativa fossile
- Incremento dell'efficienza energetica di >10% dello step di reforming
Il progetto è finanziato dal Ministero italiano dell'Ambiente e della Sicurezza Energetica (MASE) nell'ambito dell'iniziativa Mission Innovation 2.0, che promuove progetti di Ricerca, Sviluppo e Innovazione Tecnologica in linea con gli obiettivi della Clean Hydrogen Mission (CHM) e della Green Powered Future Mission (GPFM) - DM 386/2023.
Costi eleggibili totali: €4,175,215
Contributo pubblico: €3,057,389.75
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Metanolo
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SAF
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