Protezione contro la corrosione per una combustione più efficiente

La riduzione delle emissioni e della dipendenza dai combustibili fossili è un settore importante della ricerca energetica. La prima è più facile da affrontare nel breve termine fino a quando una transizione verso le fonti di energia rinnovabile è più conveniente. Gli scienziati hanno lanciato il progetto finanziato dall’UE “Production of coatings for new efficient and clean coal power plant materials” (Produzione di rivestimenti per i nuovi materiali per le centrali a carbone efficienti e pulite, POEMA) per proteggere i materiali dalla corrosione che diventa più problematica in scenari ad alta efficienza.

L’intervallo di temperatura target è 700-750 °C. Temperature più elevate creano ossidazione per via umida e scaglie di ossido-vapore sulla parte interna del tubo. La corrosione del focolare è un effetto sinergico tra i materiali in lega di metallo, fumi e depositi. È la principale causa di guasto delle fornaci a carbone.

Un nuovo processo di combustione del carbone è l’argomento della ricerca globale potrebbe aumentare la probabilità di corrosione. La combustione del carbone Oxy-fuel, in cui il carbone viene bruciato in un flusso quasi puro di ossigeno, è un processo più efficiente che utilizza meno carburante. Inoltre, produce fumi composti principalmente da acqua e anidride carbonica (CO2). Il flusso di CO2 concentrato è più facile da purificare in schemi di cattura e sequestro del carbonio progettati per ridurre il rilascio di CO2 nell’atmosfera.

Gli scienziati hanno valutato rivestimenti nano-strutturati e micro-strutturati nella combustione ad aria e oxy-fuel. Nel corso dei primi 18 mesi del progetto, il lavoro avanzava dalla selezione dei substrati e rivestimenti per lo screening, all’applicazione e caratterizzazione, agli inizi della valutazione del ciclo di vita.

Sono utilizzati substrati in lega metallica, composti da acciaio ferritico (P92), austenitico (HR3C) e due leghe a base di nichel alternativi. Dai 31 rivestimenti originali, gli scienziati hanno scelto 6 rivestimenti da ottimizzare per l’applicazione di ossidazione per via umida e 5 per la protezione dell’ossidazione del focolare. Ad oggi, tutti i rivestimenti applicati al substrato ferritico ed entrambi i campioni rivestiti e non sono stati caratterizzati. I modelli della durata di alcuni dei sistemi rivestiti sono in corso di sviluppo.

L’aumento dell’efficienza delle centrali elettriche a carbone permetterà una significativa riduzione delle emissioni di CO2. I rivestimenti di protezione contro la corrosione in fase di sviluppo da parte degli scienziati del progetto POEMA promettono di consentire il funzionamento a lungo termine nelle condizioni di funzionamento previste con importanti benefici ambientali.