Gassificazione del carbonio: il brevetto e il processo

La gassificazione del carbonio, ovvero quel processo chimico volto a convertire materiali organici in carbonio e quindi in energia, fu brevettato il 22 Aprile del 1968 negli Stati Uniti D' America, anche se il primo esemplare disponibile in commercio risale al 1839.
Il processo avviene tramite la gassificazione di combustibile carbonioso solido per ossidazione parziale mediante un gas contenente ossigeno puro e porta alla produzione di monossido di carbonio (CO) e idrogeno (H2), detti gas di sintesi. La reazione che avviene è di tipo non catalitico: il combustibile solido viene fatto reagire con una soluzione acquosa e immesso in una zona di reazione con ossigeno puro, mantenuta ad una temperatura autogena compresa tra i 1800 e i 3000 F.
Solitamente il combustibile solido entra in contatto con ossigeno in fase vapore e la reazione avviene in modo istantaneo. Il processo avviene più efficacemente se le temperature sono portate sopra il punto di fusione delle ceneri di carbonio o coke petrolifero, due comuni esempi di combustibili carboniosi.
Inoltre la quantità di ossigeno immessa alla zona di reazione è limitata a produrre i valori massimi di monossido di carbonio e idrogeno.
Entrando più nel particolare, il gassificatore agisce mediante tre processi chimici: la pirolisi, messa in atto per la prima volta su scala industriale a Londra nel 1812 è la reazione in cui il materiale carbonioso viene riscaldato in presenza di ossigeno e porta alla produzione di calore e composti gassosi ossidati (metano e idrogeno); la combustione, dove i prodotti volatili e parte del carbone reagiscono con l'ossigeno formando anidride carbonica e monossido di carbonio con successiva liberazione di calore; la gassificazione, nella quale il carbone reagisce con l' anidride carbonica e acqua sotto forma di vapore con formazione di monossido di carbonio e idrogeno.
Una gassificazione di questo genere viene messa in atto, in particolare, da un gassificatore a flusso parziale.

C + CO2 -> 2CO
C + H2O -> CO + H2
CO + H20 = CO2 + H2      (reazione di spostamento del gas d'acqua)