This thesis is a paper with the subject of an experimental project developed at the Eni Research Center for Renewable Energy and the Environment of Novara within the Master's Degree + program of the University of Pavia. The project is based on an innovative solar-redox method to produce methanol via Ceria and recycling of CO2 and has the following objectives: • LCA process analysis and comparison with current production methods. • The optimization, validation, and study of the process through the Novara pilot plant • Research, analysis, and functional characterization of new perovskite materials such as redox materials The experimental part was entirely carried out within the laboratories of the Eni Research Center in Novara in close contact and with great collaboration with the company tutor, Dr. Aldo Bosetti, and his research group. The study of new processes to produce energy carriers, such as methanol, with a lower environmental impact is certainly one of the most interesting and ambitious challenges during the energy transition period we are experiencing; never have we learned the importance of energy and our specific weight in carbon dioxide emissions to produce it. The Paris Accords marked an epochal change and 195 nations signed to undertake to reduce CO2 emissions in the atmosphere; while new energy sources are developing, it is essential to engage in the optimization of energy carriers such as hydrogen and methanol. Methanol is a molecule with the formula CH3OH, it is the progenitor of the family of alcohols and, from an energy point of view, its combustion stoichiometrically releases less CO2 than other more complex hydrocarbons. This thesis, with a simulation, aims to determine, thanks to a specific LCA study for fuels, the emissions of methanol produced through an innovative process considering the entire life span of the product: from the cradle, the environmental impact of raw materials. , their transport and their processing, up to the tank, the transport of the product by land or sea from the production scenario, and finally to the grave, or the emissions due to the use of the product. The LCA analysis was made possible by fruitful experimental research within the Novara pilot plant where numerous experiments were carried out for the validation, optimization, and study of the process. Finally, the last part of the paper focuses on the study of new redox materials, in particular perovskite materials given the infinite combinations of elements and properties in this type of materials.

La presente tesi è un elaborato con oggetto un progetto sperimentale sviluppato presso il Centro di Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente di Novara all’interno del programma Laurea Magistrale+ dell’Università di Pavia. Il progetto si basa su un metodo solare-redox innovativo per la produzione di metanolo via Ceria e riciclo di CO2 ed ha come obiettivi: • L’analisi LCA di processo e la comparazione con i metodi di produzione attuali. • L’ottimizzazione, la validazione e lo studio di processo attraverso l’impianto pilota di Novara • La ricerca, l’analisi e la caratterizzazione funzionale di nuovi materiali perovskitici come materiali redox La parte sperimentale è stata interamente svolta all’interno dei laboratori del Centro di Ricerche Eni a Novara a stretto contatto e con una grande collaborazione con il tutor aziendale, il Dr. Aldo Bosetti, ed il suo gruppo di ricerca. Lo studio di nuovi processi per la produzione di vettori energetici, come il metanolo, a minor impatto ambientale è sicuramente una delle sfide più interessanti ed ambiziose durante il periodo di transizione energetica che stiamo vivendo; mai come ora abbiamo imparato l’importanza dell’energia e del nostro peso specifico in emissioni di anidride carbonica per produrla. Gli Accordi di Parigi hanno segnato un cambiamento epocale e 195 Nazioni hanno firmato per impegnarsi a diminuire le emissioni di CO2 nell’atmosfera; mentre nuove fonti di energia sono in via di sviluppo, è fondamentale impegnarsi nell’ottimizzazione di vettori energetici come idrogeno e metanolo. Il metanolo è una molecola con formula CH3OH, è il capostipite della famiglia degli alcoli e, dal punto di vista energetico, la sua combustione rilascia stechiometricamente meno CO2 di altri idrocarburi più complessi. Il presente elaborato, con una simulazione, ambisce a determinare, grazie ad uno studio LCA specifico per carburanti, le emissioni del metanolo prodotto attraverso un processo innovativo considerando tutto l’arco di vita del prodotto: dalla culla, l’impatto ambientale delle materie prime, del loro trasporto e della loro lavorazione, fino al serbato, il trasporto del prodotto via terra o mare dallo scenario di produzione, ed infine alla tomba, ovvero le emissioni dovute all’utilizzo del prodotto. L’analisi LCA è stata permessa da una fruttuosa ricerca sperimentale all’interno dell’impianto pilota di Novara dove sono stati svolti numerosi esperimenti per la validazione, l’ottimizzazione e lo studio del processo. Infine, l’ultima parte dell’elaborato si concentra sullo studio di nuovi materiali redox, in particolare materiali perovskitici date le infinite combinazioni di elementi e di proprietà in questo tipo di materiali.

Ottimizzazione, sviluppo ed analisi LCA di un innovativo processo di sintesi di metanolo via solare redox.

BETTI, LUCA ANGELO
2020/2021

Abstract

This thesis is a paper with the subject of an experimental project developed at the Eni Research Center for Renewable Energy and the Environment of Novara within the Master's Degree + program of the University of Pavia. The project is based on an innovative solar-redox method to produce methanol via Ceria and recycling of CO2 and has the following objectives: • LCA process analysis and comparison with current production methods. • The optimization, validation, and study of the process through the Novara pilot plant • Research, analysis, and functional characterization of new perovskite materials such as redox materials The experimental part was entirely carried out within the laboratories of the Eni Research Center in Novara in close contact and with great collaboration with the company tutor, Dr. Aldo Bosetti, and his research group. The study of new processes to produce energy carriers, such as methanol, with a lower environmental impact is certainly one of the most interesting and ambitious challenges during the energy transition period we are experiencing; never have we learned the importance of energy and our specific weight in carbon dioxide emissions to produce it. The Paris Accords marked an epochal change and 195 nations signed to undertake to reduce CO2 emissions in the atmosphere; while new energy sources are developing, it is essential to engage in the optimization of energy carriers such as hydrogen and methanol. Methanol is a molecule with the formula CH3OH, it is the progenitor of the family of alcohols and, from an energy point of view, its combustion stoichiometrically releases less CO2 than other more complex hydrocarbons. This thesis, with a simulation, aims to determine, thanks to a specific LCA study for fuels, the emissions of methanol produced through an innovative process considering the entire life span of the product: from the cradle, the environmental impact of raw materials. , their transport and their processing, up to the tank, the transport of the product by land or sea from the production scenario, and finally to the grave, or the emissions due to the use of the product. The LCA analysis was made possible by fruitful experimental research within the Novara pilot plant where numerous experiments were carried out for the validation, optimization, and study of the process. Finally, the last part of the paper focuses on the study of new redox materials, in particular perovskite materials given the infinite combinations of elements and properties in this type of materials.
2020
Optimization, development and LCA analysis of an innovative synthesis process of methanol via solar redox.
La presente tesi è un elaborato con oggetto un progetto sperimentale sviluppato presso il Centro di Ricerche Eni per le Energie Rinnovabili e l’Ambiente di Novara all’interno del programma Laurea Magistrale+ dell’Università di Pavia. Il progetto si basa su un metodo solare-redox innovativo per la produzione di metanolo via Ceria e riciclo di CO2 ed ha come obiettivi: • L’analisi LCA di processo e la comparazione con i metodi di produzione attuali. • L’ottimizzazione, la validazione e lo studio di processo attraverso l’impianto pilota di Novara • La ricerca, l’analisi e la caratterizzazione funzionale di nuovi materiali perovskitici come materiali redox La parte sperimentale è stata interamente svolta all’interno dei laboratori del Centro di Ricerche Eni a Novara a stretto contatto e con una grande collaborazione con il tutor aziendale, il Dr. Aldo Bosetti, ed il suo gruppo di ricerca. Lo studio di nuovi processi per la produzione di vettori energetici, come il metanolo, a minor impatto ambientale è sicuramente una delle sfide più interessanti ed ambiziose durante il periodo di transizione energetica che stiamo vivendo; mai come ora abbiamo imparato l’importanza dell’energia e del nostro peso specifico in emissioni di anidride carbonica per produrla. Gli Accordi di Parigi hanno segnato un cambiamento epocale e 195 Nazioni hanno firmato per impegnarsi a diminuire le emissioni di CO2 nell’atmosfera; mentre nuove fonti di energia sono in via di sviluppo, è fondamentale impegnarsi nell’ottimizzazione di vettori energetici come idrogeno e metanolo. Il metanolo è una molecola con formula CH3OH, è il capostipite della famiglia degli alcoli e, dal punto di vista energetico, la sua combustione rilascia stechiometricamente meno CO2 di altri idrocarburi più complessi. Il presente elaborato, con una simulazione, ambisce a determinare, grazie ad uno studio LCA specifico per carburanti, le emissioni del metanolo prodotto attraverso un processo innovativo considerando tutto l’arco di vita del prodotto: dalla culla, l’impatto ambientale delle materie prime, del loro trasporto e della loro lavorazione, fino al serbato, il trasporto del prodotto via terra o mare dallo scenario di produzione, ed infine alla tomba, ovvero le emissioni dovute all’utilizzo del prodotto. L’analisi LCA è stata permessa da una fruttuosa ricerca sperimentale all’interno dell’impianto pilota di Novara dove sono stati svolti numerosi esperimenti per la validazione, l’ottimizzazione e lo studio del processo. Infine, l’ultima parte dell’elaborato si concentra sullo studio di nuovi materiali redox, in particolare materiali perovskitici date le infinite combinazioni di elementi e di proprietà in questo tipo di materiali.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.14239/14793