Che cos'è la combustione per ciclo chimico?
La combustione a ciclo chimico è una tecnica che utilizza ossidi di metallo anziché aria nel processo di combustione del combustibile. Questi sistemi utilizzano tipicamente un letto fluidizzato per far circolare gli ossidi metallici in una camera di reazione, dove forniscono l'ossigeno necessario per la combustione. Gli ossidi metallici vengono quindi fatti ricircolare in un'area diversa dove è possibile aggiungere più ossigeno. Poiché nel processo di combustione viene utilizzato solo ossigeno puro, non viene prodotto ossido di azoto. I gas di combustione provenienti da un processo di combustione a ciclo chimico in genere consistono principalmente di anidride carbonica (CO2) e vapore acqueo, quindi questo metodo può essere utile per sequestrare il carbonio in modo economico.
In un processo di combustione a ciclo chimico, in genere ci sono due diversi reattori che sono interconnessi in qualche modo. Uno di questi reattori contiene carburante di qualche tipo che richiede ossigeno per bruciare. Gli ossidi metallici vengono fatti circolare, tipicamente attraverso un letto fluidizzato, in questo reattore. Gli ossidi metallici vengono quindi utilizzati per ossidare il combustibile. Una volta che è presente ossigeno nel carburante, può essere bruciato.
Dopo che gli ossidi di metallo sono stati rimossi dall'ossigeno nel primo reattore, vengono fatti circolare di nuovo in un reattore ad aria. Quando il metallo ridotto passa in questa camera, viene esposto all'aria, a quel punto può assorbire più atomi di ossigeno e ossidarsi nuovamente. Il processo viene quindi eseguito in loop, poiché il metallo appena ossidato viene fatto ricircolare nel reattore di combustibile e utilizzato per facilitare un altro ciclo di combustione.
Quando qualsiasi tipo di combustibile viene bruciato in presenza di aria, si formano numerosi sottoprodotti. Ognuno dei diversi elementi presenti nell'aria e nel carburante può interagire in molti modi diversi, creando una serie di combinazioni chimiche. L'anidride carbonica è uno dei componenti principali della maggior parte dei gas di combustione, ma a causa della presenza di azoto nell'aria, la maggior parte dei processi di combustione provoca anche la produzione di ossido di azoto. La combustione con ossitaglio si riferisce a un processo in cui l'ossigeno è separato in qualche modo dall'aria, il che semplifica le reazioni chimiche che si verificano durante la combustione. La combustione a ciclo chimico è un tipo di processo di combustione con ossitaglio.
Il vantaggio principale della combustione ad anello chimico è che il contenuto dei fumi può essere semplificato. Può essere difficile e costoso separare l'anidride carbonica dall'ossido di azoto o sequestrare il carbonio direttamente dall'aria. Il processo di separazione del vapore acqueo dall'anidride carbonica è significativamente più semplice, quindi i gas di combustione creati dalla combustione ad anello chimico contengono anidride carbonica che è meno costosa da sequestrare.