Inizialmente, la sfida sembrava semplice: un’azienda che sviluppava la tecnologia di cattura diretta dell’aria (DAC) aveva bisogno di componenti di isolamento per il proprio sistema.
Ma quando il team tecnico di vendita di Halton ha esaminato più attentamente i requisiti, è diventato evidente che questo caso era tutt’altro che ordinario.
“Avevano bisogno di componenti in grado di mantenere una tenuta assoluta sotto una pressione negativa estrema di quasi 100.000 Pa. Non è qualcosa che si vede tutti i giorni” – afferma Fraser Campbell, Sales Manager di Halton per l’industria pesante.
Il requisito di 100.000 Pa equivale a 1 bar di pressione negativa (o 14,5 psi). A titolo di confronto, un pneumatico di automobile sopporta in genere una pressione di circa 2 bar.
“Il nostro test standard per le serrande di isolamento copre pressioni fino a 10.000 Pa, quindi era chiaro che ci trovavamo in un territorio interessante”, ricorda Fraser. “Anche la più piccola perdita avrebbe compromesso l’efficienza dell’intero sistema”.
Catturare il carbonio dall’aria
La cattura diretta dall’aria fa esattamente quello che sembra: rimuove la CO₂ direttamente dall’aria circostante.
A differenza della cattura del carbonio nelle centrali elettriche, dove i livelli di CO₂ nei gas di scarico possono raggiungere il 5-15%, l’aria ambiente contiene solo circa lo 0,04% di CO₂.
Per catturare la CO₂ da concentrazioni così diluite, è necessario far passare grandi volumi d’aria attraverso materiali specializzati.
I moderni sistemi DAC utilizzano sempre più spesso strutture metallo-organiche (MOF).
Si tratta di materiali sintetici, altamente porosi, simili a polveri, con un’eccezionale capacità di assorbimento della CO₂.
Nel progetto del cliente, era necessario isolare due distinti sistemi di condotte.
Il primo sistema di condotte convoglia aria altamente pressurizzata nel filtro MOF.
Quando l’aria passa attraverso il MOF, cattura le molecole di CO₂ all’interno dei suoi pori di dimensioni nanometriche.
Un secondo sistema di condotte viene utilizzato per soffiare aria riscaldata sul MOF.
Questo rilascia la CO₂, che viene poi pressurizzata e immagazzinata. Il ciclo di cattura e rilascio della CO₂ si ripete continuamente.
Un grande impianto DAC può includere dozzine di questi sistemi di condotte che funzionano simultaneamente.
“Le serrande funzionano come porte nel sistema” – spiega Fraser – “ci sono due circuiti, uno che immette l’aria ambiente e uno che gestisce l’estrazione. La chiave è mantenere i due sistemi rigorosamente isolati nonostante l’enorme pressione”.
Il caso del ridimensionamento
Negli attuali impianti DAC, per controllare la pressione vengono utilizzate valvole industriali. Tuttavia, il ridimensionamento rappresenta una sfida in questo caso. Il diametro di una singola condotta varia da 2 a 2,5 metri. Una valvola di queste dimensioni può costare centinaia di migliaia di dollari. Il peso enorme complicherebbe l’installazione e i tempi di consegna per valvole così grandi potrebbero essere lunghi.
“Quando si effettuano test in laboratorio, è possibile utilizzare una valvola piccola” – osserva Fraser – “Ma quando si scala di un fattore 1.000, improvvisamente l’economia cambia completamente”.
È qui che Halton ha visto un’opportunità. E se, invece di una valvola enorme, si utilizzassero diverse serrande di isolamento in parallelo?
Quattro serrande di isolamento CID-01 possono essere combinate per gestire lo stesso flusso d’aria di una singola valvola di grandi dimensioni, ma a un costo e un peso molto inferiori.
La serranda zero-leakage CID-01 è stata originariamente progettata per applicazioni nucleari e industriali che richiedono una tenuta a 100%. La sua struttura è robusta: involucro in acciaio da 3 mm, assi continui in acciaio inossidabile e guarnizioni a celle chiuse.
Ma sarebbe in grado di sopportare le condizioni di vuoto estremo dei sistemi DAC?
“Il nostro team di ricerca e sviluppo ha accettato la sfida e ha ottimizzato la serranda a tenuta 100% CID-01 introducendo una serie di perfezionamenti e miglioramenti mirati. Con il nuovo design, abbiamo avviato rigorosi test con pressione negativa. Il risultato è stato che la serranda ha raggiunto 95 kPa nel test di pressione negativa. Il cliente ha detto che andava bene, che era sufficiente”.
Il passaggio dalle valvole alle serrande offre molti vantaggi oltre al risparmio sui costi:
- L’installazione è più rapida
- L’approccio modulare consente un ridimensionamento incrementale
- Le serrande possono essere prodotti in diversi stabilimenti Halton in tutto il mondo, riducendo i tempi di consegna e i costi di trasporto. Ciò è particolarmente importante quando un singolo impianto DAC può richiedere decine di componenti di isolamento.
Pronti quando lo siete voi
“Abbiamo dimostrato che le nostre serrande possono funzionare in queste applicazioni. Abbiamo verificato la validità del concetto e perfezionato il design, e stiamo discutendo con diversi potenziali clienti nel settore DAC. È solo una questione di tempo prima che le condizioni di mercato siano favorevoli”, afferma Fraser.
“In realtà, per una nuova tecnologia come il DAC, è fondamentale un finanziamento pubblico costante. Speriamo di vederne di più in tutto il mondo per aiutare a rendere operative un maggior numero di questi impianti”.
Le prospettive a lungo termine rimangono promettenti.
L’Agenzia Internazionale per l’Energia prevede che la capacità di cattura del carbonio debba aumentare di oltre 100 volte entro il 2050 per raggiungere gli obiettivi climatici. La cattura diretta dall’aria può svolgere un ruolo fondamentale nel percorso verso un mondo a zero emissioni nette.
Per maggiori informazioni sulle serrande di isolamento CID-01, consulta la pagina prodotto e contattaci.
