L’industria pesante è uno dei principali responsabili delle emissioni di anidride carbonica del mondo, basti solo pensare che negli Stati Uniti la quantità di gas serra prodotti dall’industria equivale a circa un terzo delle emissioni totali annue, superando addirittura quelle prodotte ogni anno da automobili, camion e aerei messi insieme. Per questo la decarbonizzazione di questo settore rappresenta una sfida fondamentale per ridurre l’impatto climatico futuro. Fortuna vuole che un team di ricercatori della Stanford Engineering abbia progettato e sperimentato un nuovo tipo di reattore termochimico in grado di generare il calore necessario per molti processi industriali utilizzando l’elettricità al posto dei combustibili fossili.
Da Stanford un nuovo reattore elettrico per la decarbonizzazione
Cuore di questo innovativo progetto, pubblicato su Joule, è l’induzione magnetica, una tecnica simile a quella impiegata nei fornelli a induzione per generare calore.
Al contrario dei tradizionali reattori termochimici, che richiedono l’uso di combustibili fossili per riscaldare fluidi per poi trasferirne il calore attraverso tubazioni, il sistema sviluppato dai ricercatori genera il calore direttamente all’interno del reattore.
Questo avviene grazie all’interazione tra correnti elettriche e campi magnetici, eliminando così la necessità di trasportare il calore da un punto all’altro e riducendo al tempo stesso le dispersioni energetiche.
L’idea alla base è semplice: per riscaldare induttivamente un oggetto, come una barra d’acciaio, si può avvolgere un filo attorno ad esso e far passare una corrente alternata attraverso la bobina.
Questo crea un campo magnetico oscillante che induce una corrente nell’acciaio, e poiché l’acciaio non è un buon conduttore, parte di questa corrente si trasforma in calore. Così facendo, l’intero pezzo si riscalda in modo uniforme, piuttosto che dall’esterno verso l’interno come avviene nei metodi tradizionali.
Ottimi risultati ma ancora non sufficienti
Il team di Stanford ha testato il nuovo reattore utilizzando una reazione chimica, nota come “shift inverso del gas ad acqua”, assieme a un catalizzatore sostenibile sviluppato appositamente per lo studio.
Questa reazione, che richiede alte temperature, permette di trasformare la CO2 catturata in un gas prezioso utilizzabile per la produzione di carburanti sostenibili.
Nei test, il reattore ha mostrato un’efficienza superiore all’85%, convertendo quasi tutta l’energia elettrica in calore utilizzabile e ottenendo condizioni ideali per facilitare la reazione chimica. Secondo i ricercatori, il reattore diventa ancora più efficiente man mano che aumenta di dimensioni o che opera a temperature più elevate.
Adattare questa tecnologia all’industria chimica, però, richiede qualcosa in più del semplice aumento della temperatura. Affinché sia idoneo a livello industriale, un reattore deve distribuire il calore in modo ancora più uniforme, nonché raggiungere un’efficienza molto superiore a quella di un normale piano cottura.
Non a caso, per ottenere tale efficienza, i ricercatori hanno dovuto utilizzare correnti ad altissima frequenza e abbinarle a materiali con scarsa conducibilità elettrica, in modo da massimizzare l’efficienza.
Attualmente, il gruppo di ricerca sta lavorando per ampliare la scala di questa nuova tecnologia e esplorare nuove applicazioni.
