L’invenzione riguarda catalizzatori a base di palladio e ossido di cerio per il post trattamento di gas esausti da veicoli a motore. I materiali proposti sono preparati tramite una nuova metodologia a secco che elimina la necessità di solventi e sono caratterizzati da una maggiore attività e sostenibilità rispetto ai metodi tradizionali.
Stato del brevetto
DEPOSITATO
Numero di priorità
IT102017000070360; PCT/IB2018/054583
Data di priorità
23/06/2017
Licenza
INTERNAZIONALE
Mercato
L’invenzione è di interesse per il mercato dei catalizzatori di motori termici e dei sistemi per l’abbattimento delle emissioni.
Problema
La crescente attenzione verso il contenimento delle emissioni di gas serra nei diversi ambiti ha stimolato la ricerca di nuove soluzioni al fine di ridurre al massimo l’impatto realizzato dalla produzione di energia per mezzo della combustione di gas e combustibili fossili. Il metano è il gas naturale più utilizzato. Tra i combustibili fossili, offre un alternativa più pulita in quanto la sua combustione porta a ridotte emissioni dannose. Se impiegato nella forma di bio-metano potrebbe soddisfare sempre più i requisiti di sostenibilità. La rimozione di metano incombusto dagli scarichi, rappresenta tuttavia ancora una grossa sfida. Il metano, infatti è un gas serra il cui potenziale di riscaldamento globale risulta 25 volte superiore a quello della CO2. Risulta quindi molto importante ridurre al minimo la sua emissione. Attualmente l’abbattimento delle emissioni di questo gas è realizzata mediante catalisi. L’efficienza dell’abbattimento catalitico non risulta tuttavia ottimale.
Nel campo dell’abbattimento catalitico del metano dai veicoli alimentati a gas naturale lo stato dell’arte è rappresentato da catalizzatori a base di palladio supportato su diversi tipi di ossidi. L’ossido di cerio come supporto o promotore migliora considerevolmente l’attività catalitica. Nonostante i progressi nel settore è auspicabile un miglioramento dell’attività catalitica generale di questi materiali, soprattutto in merito alla loro attivazione a basse temperature.
Limiti attuali tecnologie / Soluzioni
Ad oggi, le metodologie di preparazione di catalizzatori prediligono l’impregnazione di una soluzione di un sale precursore di palladio sul supporto, seguita da essiccamento e calcinazione. In generale le tecniche prevedono che uno o più passaggi del procedimento si svolgano in soluzione. I tentativi di applicazione di metodologie “ a secco” prive di solventi, non hanno dato risultati soddisfacenti.
La metodologia di preparazione “a secco” realizzata in questa invenzione consente di preparare con un semplice passaggio di pochi minuti un catalizzatore Pd/CeO2 che presenta una temperatura di attivazione per l’ossidazione del metano inferiore a quella dei materiali attualmente in uso. Tramite questa invenzione è possibile da un lato ridurre i costi e i tempi di produzione del catalizzatore, e dall’altro ottenere un materiale più attivo rispetto ai catalizzatori tradizionali. Il catalizzatore Pd/CeO2 così ottenuto, sotto forma di polvere, presenta caratteristiche macroscopiche in tutto e per tutto simili a quelle dei materiali già in uso, escludendo la necessità di modifiche particolari per il suo utilizzo.
Killer Application
Molti processi industriali prevedono l’utilizzo di metano. Oltre ai motori termici, sono alimentati a metano i sistemi di asciugatura in generale e i sistemi di asciugatura post verniciatura. L’abbattimento di metano incombusto e di altri inquinanti è quindi di grande importanza per il settore industriale.
I catalizzatori sviluppati dai ricercatori offre senza dubbio una tecnologia utile al controllo delle emissioni.
Tecnologia e nostra soluzione
L’invenzione consente di preparare catalizzatori tramite macinazione a secco senza utilizzo di solventi. Questo permette di ridurre l’impatto ambientale del processo sia dal punto di vista dello stoccaggio e dello smaltimento dei solventi sia dal punto di vista energetico, in quanto si eliminano molti dei trattamenti termici correlati.
La procedura di macinazione è a bassa energia e può essere applicata a una serie di materiali, a seconda delle esigenze, in aggiunta al palladio e all’ossido di cerio di partenza. Grazie alla metodologia sviluppata si ottengono dei materiali con una struttura a guscio che risultano particolarmente attivi e stabili nell’attivazione del metano e nella post combustione di altri inquinanti.
Lo scale-up della tecnologia ha previsto la produzione di quantitativi di 0,1-1kg di materiale e lo sviluppo di formulazioni più complete includendo nella preparazione del materiale altri metalli e/o elementi dopanti (ad es. Rh, Zr o Al). Questo consente di arrivare facilmente ad un prototipo pre-industriale.
Vantaggi
I principali vantaggi di questi catalizzatori sono rappresentati da:
Roadmap
E’ auspicabile la collaborazione con aziende che producono marmitte o sistemi di controllo delle emissioni. La tecnologia attualmente presenta un TRL pari a 5(6); la collaborazione con aziende che producono sistemi di controllo delle emissioni (come ad esempio marmitte catalitiche per motori termici e/o abbattitori di emissioni da motori termici) può facilmente portare all’immissione del prodotto sul mercato.
TRL
Team
