Si prevede che la domanda di prodotti industriali crescerà di pari passo con l’espansione delle economie e con il miglioramento degli standard di vita nei paesi in via di sviluppo. Per soddisfare questa domanda, il mondo avrà bisogno di soluzioni produttive in grado di ridurre il consumo di energia e le emissioni di gas serra rispetto a quelle attualmente in uso. Dal 2000 ExxonMobil ha ridotto le sue emissioni, tagliandole di quasi 350 tonnellate, grazie a progetti di efficienza energetica e cogenerazione e continua a concentrare l’attività di ricerca su progettazione di apparecchiature, tecnologie di separazione avanzate, catalizzazione e configurazioni dei processi con l’obiettivo di sviluppare una produzione efficiente dal punto di vista energetico.

Impegno per una produzione efficiente dal punto di vista energetico

Nuovo approccio alla progettazione delle apparecchiature. La progettazione di nuove apparecchiature può segnare una svolta nella riduzione del consumo di energia anche nei processi di separazione tradizionali, come la distillazione. Ad esempio, l’uso di colonne con parete divisoria, un concetto scoperto e sviluppato da ExxonMobil, permette di unire una serie di torri di distillazione in un’unica struttura, garantendo un risparmio significativo in termini di costi energetici e di capitale. Nella raffineria ExxonMobil di Fawley, nel Regno Unito, è stato registrato un risparmio energetico nell’ordine del 50%.1

Nuovi processi di separazioneGli scienziati di ExxonMobil e i ricercatori del Georgia Institute of Technology e dell’Imperial College London stanno collaborando alla messa a punto di tecnologie a membrana in grado di ridurre le emissioni di anidride carbonica e l’energia necessaria nei processi di raffinazione termica (distillazione). I risultati delle ricerche pubblicati nella rivista specializzata Science2 dimostrano il potenziale del frazionamento non termico del petrolio greggio leggero attraverso una combinazione di molecole ordinate per classe e dimensioni. I prototipi iniziali si sono dimostrati due volte più efficaci con benzina e cherosene rispetto alle membrane commerciali più selettive attualmente in uso.

Analisi del ciclo di vita

L’analisi del ciclo di vita (LCA) è il metodo scientifico preferito per stimare l’impatto ambientale dei prodotti e dei processi energetici. È importante includere tutte le emissioni nel ciclo di vita di ciascun oggetto di analisi quando si confrontano diverse tecnologie energetiche. È necessario includere ogni fase che comporta l’emissione di qualsiasi tipo di gas serra per valutare correttamente la quantità totale delle emissioni, comprese quelle associate alla produzione della risorsa, alle fasi di conversione e trasporto e, infine, al consumo di carburante da parte dell’utente finale (ad esempio per l’alimentazione dei veicoli o di una centrale elettrica).

ExxonMobil collabora con MIT Energy Initiative allo sviluppo di un nuovo strumento LCA destinato a una serie di tecnologie che generano la maggior parte delle emissioni di gas serra. Questo strumento, chiamato SESAME (Sustainable Energy System Analysis Modeling Environment3), si basa su stimate fonti specializzate di pubblico dominio ed è in grado si analizzare l’intero ciclo di vita di oltre 1.000 servizi tecnologici, dalle fonti energetiche primarie ai prodotti o servizi finali, inclusi i settori industriale, residenziale, dell’energia e del trasporto.

Per avere un impatto significativo, le tecnologie di mitigazione dei gas serra devono anche essere efficaci sotto il profilo dei costi. L’analisi tecnico-economica (TEA) aiuta a determinare i metodi più efficaci ed economici per soddisfare i bisogni energetici globali e ridurre le emissioni di gas serra, oltre a offrire un modello trasparente per formulare nuove politiche.

E’ prevista l’integrazione dell’analisi TEA nel modello SESAME. Al termine del processo, SESAME confronterà le emissioni e i costi delle tecnologie energetiche in tutti i settori a livello di sistema. Infine, sarà disponibile al pubblico come strumento Web trasparente e open-source destinato a esperti e utenti generici.

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Fonti:

1 B. Slade, B. Stober, D. Simpson, Dividing wall column revamp optimises mixed xylenes production, IChemE, Symposium Series No. 152, (2006).2

2 K. Thompson, R. Mathias, D. Kim, J. Kim, N. Rangnekar, J. Johnson, S. Hoy, I. Bechis, A. Tarzia, K. Jelfs, B. McCool, A. Livingston, R. Lively, M. Finn, N-Aryl-linked spirocyclic polymers for membrane separations of complex hydrocarbon mixtures, Science 369 (6501) (2020) 310-315.3

3 E. Gencer, S. Torkamani, I. Miller, T. Wu, F. O’Sullivan, Sustainable energy system analysis modeling environment: analyzing life cycle emissions of the energy transition, Applied Energy 277 (2020) 115550.

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