H2NEXUS

Integrazione tra idrogeno rinnovabile, biogas ed e-fuels

H2NEXUS studia l’integrazione tra idrogeno verde e CO₂ contenuta nel biogas, valutando diverse tecnologie per la produzione di combustibili sintetici e molecole intermedie.

Le principali filiere analizzate riguardano la produzione di metanolo, olefine ed etanolo, attraverso processi alimentati da energia rinnovabile.

Per ciascuna soluzione vengono valutati prestazioni tecnologiche, efficienza energetica, costi e impatto ambientale, con l’obiettivo di definire possibili percorsi di industrializzazione e valorizzazione degli impianti biogas esistenti.

Descrizione tecnica

H2NEXUS analizza una filiera energetica integrata basata sulla valorizzazione congiunta di idrogeno rinnovabile e CO₂ contenuta nel biogas derivante dal trattamento dei rifiuti.

L’idrogeno viene prodotto mediante elettrolisi dell’acqua alimentata da energia elettrica rinnovabile e successivamente utilizzato come reagente nei processi di sintesi. Parallelamente, la CO₂ presente nel biogas viene considerata come una risorsa carboniosa da recuperare e valorizzare nella produzione di nuovi vettori energetici.

Il progetto prende in esame tre principali percorsi tecnologici:

• produzione di metanolo da CO₂ e idrogeno verde;
• produzione di olefine da CO₂ e idrogeno, oppure mediante reforming del biogas integrato con H₂;
• produzione di etanolo per via elettrochimica a partire da CO₂ e acqua, utilizzando direttamente energia elettrica rinnovabile.

Le differenti configurazioni vengono analizzate attraverso attività di modellazione, studio di fattibilità e valutazione comparativa, senza prevedere la realizzazione fisica di un impianto dimostrativo. L’obiettivo è definire soluzioni tecnicamente realizzabili e potenzialmente industrializzabili, con particolare attenzione alla possibile riconversione e valorizzazione di impianti biogas esistenti.

Considerando l’intera catena di processo, il progetto analizza una modalità di funzionamento flessibile, in grado di sfruttare l’energia elettrica rinnovabile nei periodi di maggiore disponibilità o minor costo per alimentare elettrolizzatori e sistemi elettrochimici, ricorrendo invece alla cogenerazione da biogas in differenti condizioni operative.

Tra gli elementi di ricerca rientra anche lo studio di membrane selettive per la rimozione dell’acqua nei processi di sintesi di metanolo e olefine, con l’obiettivo di migliorare le condizioni di reazione e incrementare la resa di conversione.

L’approccio di H2NEXUS consente quindi di valutare non solo le singole tecnologie, ma l’intera filiera H₂–CO₂–e-fuel, individuando le configurazioni più interessanti dal punto di vista tecnico, energetico, economico e ambientale.

Il risultato atteso è la definizione di una base tecnico-scientifica e di una roadmap per l’industrializzazione, finalizzata allo sviluppo di sistemi energetici più flessibili, efficienti e integrati, capaci di valorizzare contemporaneamente fonti rinnovabili, biogas e CO₂ all’interno di nuovi modelli di economia circolare.