Studio di contattori a membrana per la cattura di CO₂ mediante soluzioni acquose di piperazina

Abstract

Il costante aumento dei gas serra rilasciati in atmosfera e le conseguenze relative a tale problematica ha spinto la comunità scientifica a cercare dei possibili strumenti per mitigare il rilascio di tali gas in atmosfera, individuando nella tecnologia Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) una possibile risoluzione. Il seguente lavoro di tesi si è incentrato sullo studio di contattori a membrana per la cattura di CO₂ mediante soluzioni acquose di piperazina in due diverse tipologie di setup, in particolare in un reattore discontinuo a mescolamento e in un contattore a membrana con ricircolo, al variare delle condizioni operative. L'andamento del processo di assorbimento è stato valutato in termini di efficienza di rimozione percentuale in funzione del tempo, monitorata mediante iniezione a intervalli regolari al gascromatografo e, successivamente, l'utilizzo di un rilevatore in tempo reale. I risultati sono stati, infine, analizzati, permettendo di identificare le diverse criticità legate alla modifica della singola condizione operativa.

The continuous increase of greenhouse gases released into the atmosphere and the related consequences have driven the scientific community to search for possible solutions to mitigate their emissions, identifying Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) technology as a potential solution. This thesis work focused on the study of membrane contactors for CO₂ capture using aqueous piperazine solutions in two different experimental setups: a batch stirred reactor and a membrane contactor with recirculation, under varying operating conditions. The absorption process was evaluated in terms of percentage removal efficiency as a function of time, monitored through injections at regular intervals into a gas chromatograph and, subsequently, through the use of a real-time detector. Finally, the results were analyzed, allowing the identification of the different critical issues associated with changes in each operating condition.