Ricerca e sviluppo

NextChem partecipa, con ruolo di coordinatore o di partner, a diversi progetti di ricerca. Alcuni di questi sono finanziati dall'UE, altri sono stati finanziati a livello nazionale.

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Prometeo

Il progetto PROMETEO (Hydrogen production by means of solar heat and power in high temperature solid oxide electrolysers), finanziato nell'ambito del programma Horizon 2020 dell'Unione Europea, mira a produrre idrogeno da fonti rinnovabili di energia mediante elettrolisi ad alta temperatura, in aree con bassi prezzi dell'energia elettrica associati alla presenza di impianti fotovoltaici o eolici.

L'elettrolisi ad ossidi solidi (SOE) è una tecnologia altamente efficiente per convertire calore ed energia in idrogeno a partire dall'acqua. Tuttavia, il calore può non essere disponibile per il funzionamento della cella elettrolitica quando vi è invece offerta di energia elettrica a basso costo (ad esempio picchi di produzione, energia da fotovoltaico o eolico). La sfida che ci si pone è dunque l’ottimizzazione dell’accoppiamento della SOE con due fonti intermittenti: energia elettrica da fonti rinnovabili non programmabili ed energia termica ad alta temperatura da sistemi solari a concentrazione (CS) con accumulo di energia termica (TES) che viene fornita quando l'energia elettrica è disponibile.

I 9 partners del Consorzio coprono l'intera catena del valore e svolgono ruoli chiave nella partnership: dagli sviluppatori delle tecnologie e organizzazioni di ricerca, al fornitore dell’elettrolizzatore, alla società di ingegneria per l’integrazione dei sistemi e agli utenti finali. I partner sono: ENEA, che è anche il coordinator del progetto, Capital Energy, Fondazione Bruno Kessler, SolidPower, Fundacion IMDEA Energía, SNAM, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Stamicarbon e NextChem.

Un prototipo modulare completamente equipaggiato con una cella SOE da 25 kWe (circa 15 kg/giorno di produzione di idrogeno) e TES (per un funzionamento di 24 ore) sarà progettato, costruito, collegato a fonti di energia elettrica e termica esterne rappresentative e validato in un contesto industriale. Particolare attenzione sarà data al funzionamento a carico parziale, ai transitori e ai periodi di stand-by a caldo.

Gli utenti finali industriali svilupperanno analisi tecnico-economiche e di sostenibilità per l’applicazione della tecnologia in scenari on-grid e off-grid e per diversi usi finali: bilanciamento della rete, power-to-gas, e produzione di idrogeno come materia prima per l'industria chimica e dei fertilizzanti.

INITIATE

INITIATE

INITIATE – Innovative industrial transformation of steel and chemical industries of Europe è un Progetto finanziato dal programma Horizon 2020 (Ref: 958318), che comprende i maggiori player dell’industria dell’acciaio, dell’urea e della transizione energetica (Arcelor Mittal, SSAB, Stamicarbon, NextChem), fornitori di materiali funzionali (Johnson Matthey, Kisuma Chemicals), ricercatori multidisciplinari (TNO, SWERIM, POLIMI, Radboud University) e promotori esperti di CCUS, circolarità e simbiosi industriale (CO2 Value Europe). I principali obiettivi del progetto INITIATE sono la riduzione dei rifiuti e delle emissioni dei processi industriali, la riduzione dei consumi di materie prima e energia e al contempo migliorare l’efficienza energetica. Il progetto INITIATE propone un processo di simbiosi industriale per produrre urea dai gas residui dell’industria dell’acciaio. Il progetto dimostrerà una riduzione del consumo di energia del 30%, dell’impronta carbonica del 95%, del consumo di materia prima del 40% e della generazione di rifiuti del 90%.

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Demeto Modular

Il progetto DEMETO (Modular, scalable and high-performance DE-polymerization by MicrowavE TechnolOgy), finanziato nell'ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell'Unione Europea, mira a consentire la de-polimerizzazione chimica del PET su scala industriale grazie all'intensificazione del processo a microonde della reazione di idrolisi alcalina. Il processo alla base della tecnologia DEMETO permette di recuperare e riciclare i monomeri, chiudendo il ciclo di vita del PET attraverso una catena del valore circolare, riducendo la dipendenza del mercato della plastica dalle risorse naturali e migliorando notevolmente l'impronta ambientale della produzione di PET.
I 14 partner del progetto (3V Tech, ACTOR Technical University of Denmark, The European Outdoor Group, EuPC, The Fricke and Mallah GmbH, GR3N, H&M Nennes & Mauritz AB, NEOGROUP, NextChem, RECUPRENDA, PETCIA, SUPSI, Synesis) coprono l'intera catena del valore del PET, dai riciclatori meccanici agli utilizzatori finali; i partner provengono da tutta Europa e condividono la visione comune che DEMETO contribuirà a creare un mondo più sostenibile. NextChem è coinvolta principalmente nella progettazione e costruzione di un'unità dimostrativa in grado di trattare 1,5 ton/giorno di scaglie di PET provenienti dal riciclo meccanico, e di produrre monomeri con un livello di purezza molto elevato, così da essere reintrodotti nella produzione di nuovo PET "vergine". L'unità dimostrativa sarà operativa nel 2020.

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MEWLIFE

MEWLIFE (MicroalgaE biomass from phototrophic-heterotrophic cultivation using olive oil Wastewater) è un progetto finanziato dal Programma LIFE dell'Unione Europea e sviluppato da sei partner: NextChem, coordinatore del progetto, BIO-P (start-up innovativa sussidiaria di NextChem), HTR, Labor, Megara Resins, Technosind. Il progetto mira a dimostrare i benefici ambientali e la fattibilità economica di un approccio innovativo per la produzione di biomassa microalale in un sistema integrato di coltivazione fototrofico-eterotrofica.

Il sistema proposto utilizza acque reflue dalla produzione di olio d'oliva preconcentrate (in un impianto di filtrazione a membrana) come fonte di carbonio per la coltivazione delle alghe, contribuendo così al riutilizzo e alla valorizzazione dei rifiuti. Le acque reflue degli impianti di produzione dell'olio d'oliva non possono essere trattate negli impianti di depurazione biologica convenzionali, a causa dell'effetto tossico degli antiossidanti sui fanghi attivi. Di conseguenza, queste acque reflue vengono scaricate nell'ambiente, dove agiscono come agenti fitotossici.

Il progetto MEWLIFE mira a superare questi ostacoli con la validazione su scala pilota di un insieme integrato di tecnologie per la bonifica delle acque reflue dalla produzione di olio d'oliva basata su trattamenti fisici e biologici. La biomassa microalgica prodotta sarà testata per l'applicazione nei nutraceutici (mediante estrazione di carotenoidi) e per la produzione di biopolimeri (mediante estrazione di amido e altri carboidrati e della frazione lipidica).

HIFLEX

HiFlex

HIFLEX (High Storage density solar power plant for flexible energy system) è un progetto finanziato da Horizon 2020 e coordinato da NextChem e KT-Kinetics Technology, che riunisce una serie di partner industriali leader e un istituto di ricerca provenienti dall'industria CSP, dallo stoccaggio e dalle scienze dei materiali: Barilla, DLR, CMI, SUGIMAT, HelioHeat GmbH, Tekfen, IndygoTech Minerals SA, Dürmeier e Quantis.

L'obiettivo del progetto è quello di dare una dimostrazione di un impianto CSP (Concentrated Solar Plant) pre-commerciale flessibile e completo, che utilizzi come mezzo di trasferimento e di stoccaggio del calore particelle ceramiche solide stabili fino a 1000°C. Questa tecnologia innovativa presenta diversi vantaggi rispetto all’attuale tecnologia CSP. L'ampio range di temperatura delle particelle porta a densità di stoccaggio molto elevate e a bassi costi, consentendo un'alimentazione elettrica con un sistema CSP ad alta efficienza. Inoltre, questa tecnologia comporta una significativa riduzione dei costi di investimento.

Con HIFLEX, il primo progetto pre-commerciale completo al mondo sarà ideato e costruito all'interno dello stabilimento industriale di Barilla, dove si svolgerà anche una dimostrazione. L'energia solare raccolta da tale impianto sarà disponibile come energia termica da utilizzare per la produzione di pasta.

La partecipazione leader di questi partner industriali comporterà il trasferimento diretto dei risultati ottenuti durante il progetto HIFLEX in nuovi impianti commerciali CSP.

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Decade

Il progetto DECADE (DistributeEd Chemicals And fuels production from CO2 in photoelectrocatalytic Devices) è finanziato dall'Unione Europea nell'ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020.

Il progetto DECADE propone un nuovo approccio fotoelettrocatalitico (PEC) per la conversione della CO2 evitando l'ossidazione dell'acqua come reazione anodica, al fine di superare gli attuali limiti del sistema PEC e massimizzare l'effettivo utilizzo dell'energia. La nuova tecnologia PEC sarà sviluppata fino a TRL 5 (test di prototipi in condizioni ambientali rilevanti) utilizzando come feedstock gli alcol e la CO2 di scarto. Vengono studiate diverse applicazioni: raffineria green, produzione e utilizzo di solventi green per ridurre l'impatto ambientale degli impianti di metanolo. Nell'applicazione principale, il bioetanolo e la CO2 di scarto sono utilizzati per produrre una miscela di etilacetato e formiato di etile in etanolo, da utilizzare come solvente green drop-in o come additivo per incrementare il numero di ottani del carburante. L’obiettivo è quello di creare prodotti a valore aggiunto attraverso un dispositivo PEC ad alta efficienza energetica, per ridurre l'impatto ambientale utilizzando la CO2 di scarto e introducendo l’energia rinnovabile nella catena di produzione.

NextChem è coinvolta nello sviluppo del modello di fattibilità tecnico-economica per verificare la realizzabilità economica della tecnologia DECADE proposta in diversi scenari, calcolando CAPEX e OPEX fino al costo finale di produzione (COP) dei prodotti target.

Il consorzio del progetto comprende 14 partner europei: Istituto Europeo di Catalisi A.I.S.B.L. (ERIC, in qualità di coordinatore), Consorzio Interuniversitario per la Scienza e Tecnologia dei Materiali, Fundacio Privada Institut Catala D'Investigacio Química, MAX-PLANCK-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften EV, Asociacion Centro de Investigacion Cooperativa en Biomateriales - CICbiomagune, Forschungszentrum Jülich GMBH, NEXTCHEM SpA, HYSYTECH SRL, EKODENGE Muhendislik Mimarlik Danismanlik Ticaret Anonim Sirketi, UNISMART Padova Enterprise Srl, Motor Oil Hellas Diilistiria Korinthou AE, MERIT Consulting House, FILA Industria Chimica SpA, CASALE SA, e un partner internazionale: l'Università di Tokyo.

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Pegasus

PEGASUS (Renewable Power generation by solar Particle Receiver Driven Sulphur Storage Cycle) è un progetto finanziato dall'Unione Europea nell'ambito del programma Horizon 2020 e sviluppato da 5 partner: DLR, coordinatore del progetto, NextChem, APTL/CERTH, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), e BrightSource (BRS).

Il suo scopo è quello di studiare un nuovo ciclo di energia per la produzione di elettricità rinnovabile che combini un ricevitore centrifugo di particelle solari con un sistema di stoccaggio dello zolfo per il funzionamento del carico di base. La tecnologia proposta combina l'uso di particelle solide come fluido di trasferimento del calore (proppant) e mezzo catalizzatore nel quadro di un ciclo termochimico, permettendo di immagazzinare l'energia solare sotto forma di zolfo solido. Tale architettura garantisce un sistema di stoccaggio dell'energia a lungo termine e una produzione continua di energia elettrica rinnovabile.

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Bizeolcat

Bizeolcat (Bifunctional zeolite based catalysts and innovative process for sustainable hydrocarbon transformation) è un progetto finanziato da Horizon 2020 che comprende 14 partner tra centri tecnologici, istituti di ricerca, università, enti di standardizzazione e rappresentanti dell’industria: fundacio EURECAT, coordinatore del progetto, NextChem, Universitetet I Oslo, Technische Universiteit Eindhoven, Sintef AS, Centre National De La Recherche Scientifique - CNRS, Kemijski Institut, Turkiye Petrol Rafinerileri Anonim Sirketi, Perstorp AB, Strane Innovation SAS, Istituto Europeo di Catalisi, A.I.S.B.L., Asociacion Española De Normalizacion, CEPSA.

BIZEOLCAT risponde alla necessità di ridurre l'impatto ambientale dell'industria della raffinazione, contribuendo ad uno scenario in evoluzione nell'economia sostenibile in questo campo. L'obiettivo principale è quello di ottenere olefine e aromatici leggeri utilizzando idrocarburi leggeri (C1, C3 e C4), il che significa prediligere l'uso di alcani leggeri come materia prima per l'industria chimica specializzata, e non per i combustibili nell'attuale processo di raffinazione del petrolio. Questo obiettivo sarà raggiunto attraverso l'implementazione di nuove procedure, che prevedono metodologie innovative di sintesi dei catalizzatori e una nuova progettazione e lavorazione dei reattori, dimostrando il loro miglioramento in termini di sostenibilità e scalabilità economica nei processi industriali esistenti.

Chemo-enzymatic processes incite

Incite

INCITE – INnovative Chemoenzymatic InTEgrated processes - favorisce la competitività dell'industria europea della chimica verde.

INCITE mira a dimostrare su scala industriale che i processi chemoenzimatici hanno chiari vantaggi ambientali, sono economicamente convenienti e possono contribuire ad aumentare la sicurezza nell'ambiente di lavoro. Il progetto baserà la sua dimostrazione su due processi chemoenzimatici che utilizzano idrolasi, per costruire due nuovi impianti dimostrativi in contesti industriali reali: uno che prevede la catalisi usando le esterasi di un importante precursore nella produzione di insetticidi, e l'altro la sintesi senza solventi di esteri oleochimici che utilizzano enzimi lipasi. I prodotti target comprendono prodotti di base e prodotti chimici chirali fini per la protezione delle colture, prodotti agrochimici, prodotti legati alla salute pubblica, mangimi/alimenti o cosmetici. Nel progetto INCITE, BIO-P ha curato l’ingegneria dalle basi alla costruzione dell'impianto.

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Stream

STREAM (Sistema di Trattamento reflui con Recupero di Energia, Acqua e Materia) è finanziato dal ministero dello Sviluppo Economico nell'ambito del Programma Operativo Nazionale (PON) "Imprese e Competitività" 2014-2020, ed è sviluppato da 2 partner: NextChem e Quality Engineering, con la collaborazione dell'Università dell'Aquila. Si focalizza sullo sviluppo di una tecnologia per il trattamento delle acque reflue, e offre l'opportunità di depurare acque molto contaminate, recuperando materiali di interesse e acqua demineralizzata da riutilizzare nel processo produttivo e utilizzando energia di scarto di basso valore. La tecnologia alla base del progetto prevede l'utilizzo di processi termici per la concentrazione delle acque reflue, e della raffinazione per il riutilizzo dell'acqua, con l'obiettivo di raggiungere un sistema ZLD. L'obiettivo del progetto è quello di sviluppare una tecnologia di trattamento polivalente, adattabile ad un'ampia varietà di acque reflue.

Il pacchetto di trattamento che verrà sviluppato può operare la separazione e il recupero dei materiali presenti in rifiuti industriali di qualsiasi natura. Il riutilizzo e la valorizzazione del materiale recuperato può avvenire direttamente all'interno dell'azienda reimmettendolo nel ciclo produttivo, oppure vendendolo sul mercato. Il prototipo sarà installato negli stabilimenti KT di Chieti ed è operativo dal 2019. Sarà testato su un'ampia varietà di acque reflue, provenienti da industrie di diverso tipo.

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Recent

Il progetto RECENT (Riduzione Elettrocatalitica di CO2 mediante Elettrodi Nano-strutturati) rientra nel programma europeo KETs ed è cofinanziato dalla Regione Lazio (CUP:F81B18000450007). Il progetto mira allo sviluppo simultaneo di un sistema per lo stoccaggio di energia elettrica in eccesso proveniente da fonti rinnovabili e/o tradizionali in prodotti chimici, e di un sistema per la riduzione delle emissioni di CO2 degli impianti di combustione e/o di biogas.

Ciò avviene attraverso un processo elettrochimico che permette la conversione dell'energia elettrica in energia chimica, portando alla produzione di gas di sintesi dall’anidride carbonica mediante l'utilizzo di elettrodi catalitici nano-strutturati. L'obiettivo del progetto è quello di ideare, costruire e testare due prototipi: il primo per la sintesi di elettrodi nano-strutturati, e il secondo per la riduzione elettrochimica della CO2. In questo modo, i catalizzatori prodotti nel primo prototipo saranno utilizzati per la riduzione elettrochimica della CO2 nel secondo. Un caso di studio su scala industriale sarà selezionato e analizzato in modo approfondito dal punto di vista tecnico ed economico al fine di indagare la potenziale applicazione di mercato dei prototipi.

La tecnologia proposta risponde alle esigenze della green economy, applicando i principi dell'economia circolare e della condivisione delle energie rinnovabili.

Bofurea - logotext

Bofurea

Il progetto BOFUREA (Basic Oxygen Furnace Gas to UREA), finanziato dal ministero degli Affari Economici dei Paesi Bassi, mira a contribuire alla riduzione dell'impatto ambientale nelle acciaierie integrate attraverso la valorizzazione dei fumi provenienti dai forni ad ossigeno (BOF), altrimenti sprecati. Applicando il concetto di economia circolare, il progetto mira a sviluppare un processo economicamente vantaggioso per la conversione dei fumi provenienti dai BOF in prodotti chimici di valore come l'urea o la soluzione Ad-blue, fornendo contemporaneamente CO2 pronta per lo stoccaggio senza costi aggiuntivi. Il concetto proposto comporta una riduzione dell'impatto ambientale dell'industria siderurgica, accelerando così la transizione energetica. L'obiettivo principale è quello di formare una catena del valore duratura per consentire l'implementazione industriale in un arco di tempo di 5 anni.

La partnership comprende la sezione ECN di TNO in qualità di Coordinatore, Arcelor Mittal, Stamicarbon, NextChem, Radboud University, Kisuma e OCI Nitrogen.