Gas di sintesi

Il gas di sintesi, detto anche syngas (neologismo sincretico dall'inglese synthetic gas) indica una miscela di gas, essenzialmente monossido di carbonio (CO) e idrogeno (H₂), con la presenza in quantità variabile anche di metano (CH₄) e anidride carbonica (CO₂).^[1][2]

A seconda dell'origine e degli utilizzi a cui sono destinati, le miscele CO/H₂ vengono denotate con diversi termini, quali: gas d'acqua, gas d'aria, gas di città, crack gas, gas di sintesi del metanolo e oxo gas.^[1]

Con lo stesso termine si indica anche la miscela di azoto (N₂) e idrogeno utilizzata per la sintesi dell'ammoniaca.^[1]

Produzione

Il syngas può essere prodotto in vari modi:

• processo autotermico, fino agli anni cinquanta veniva utilizzato il coke (gas d'acqua), adesso si utilizza soprattutto il metano;
• reforming del metano;

Processo autotermico

Il processo autotermico sfrutta idrocarburi gassosi o liquidi leggeri e si basa sulla reazione:

CH₄ + ½ O₂ → CO + 2 H₂

In realtà le reazioni che avvengono sono:

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + H₂O

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

CH₄ + CO₂ → 2 CO + 2 H₂

C + H₂O → CO + H₂

La reazione viene condotta a 500 °C ed è necessaria una buona miscelazione dei reagenti per limitare la formazione di nero fumo. Terminata la reazione si raffreddano i gas velocemente per evitare cambiamenti nell'equilibrio, con acqua.

Processo di reforming

Lo stesso argomento in dettaglio: Reazione di reforming con vapore.

La reazione si divide in due fasi:

Reforming primario

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

Reforming secondario

La miscela di gas ottenuta contiene CH₄ residuo, CO, H₂O e H₂. Viene fatta una postcombustione con aria alla fine della quale si ottiene una maggior concentrazione di CO e H₂ e una minor concentrazione di CH₄ residuo.

Processo di reforming autotermico

Lo stesso argomento in dettaglio: Reforming autotermico.

Separazione di syngas dai gas di coda di impianti ad acetilene

Utilizzi

• combustibile, per generare energia elettrica attraverso l'uso di una comune turbina a gas, motore a ciclo diesel, o in modo diretto tramite le pile a combustibile (fuel-cells) di tipo DMFC;
• reagente, ad esempio nel processo Fischer-Tropsch;
• fonte di idrogeno, ad esempio per la sintesi di ammoniaca o per la produzione di energia elettrica mediante celle a combustibile a carbonati fusi.