La combustione a ciclo chimico è una tecnica che utilizza ossidi metallici invece dell’aria nel processo di combustione del carburante. Questi sistemi utilizzano tipicamente un letto fluido per far circolare gli ossidi metallici in una camera di reazione, dove forniscono l’ossigeno necessario per la combustione. Gli ossidi metallici vengono quindi fatti circolare di nuovo in un’area diversa dove può essere aggiunto più ossigeno. Poiché nel processo di combustione viene utilizzato solo ossigeno puro, non viene prodotto ossido di azoto. I gas di scarico di un processo di combustione a circuito chimico sono tipicamente costituiti principalmente da anidride carbonica (CO2) e vapore acqueo, quindi questo metodo può essere utile per sequestrare il carbonio in modo economico.
In un processo di combustione ad anello chimico, ci sono tipicamente due reattori diversi che sono interconnessi in qualche modo. Uno di questi reattori contiene combustibile di qualche tipo che richiede ossigeno per bruciare. Gli ossidi metallici vengono fatti circolare, tipicamente attraverso un letto fluidizzato, in questo reattore. Gli ossidi metallici vengono quindi utilizzati per ossidare il combustibile. Una volta che c’è ossigeno presente nel carburante, può essere bruciato.
Dopo che gli ossidi metallici sono stati privati dell’ossigeno nel primo reattore, vengono fatti circolare nuovamente in un reattore ad aria. Quando il metallo ridotto passa in questa camera, viene esposto all’aria, a quel punto può assorbire più atomi di ossigeno e ossidarsi nuovamente. Il processo viene quindi ripetuto, poiché il metallo appena ossidato viene fatto circolare di nuovo nel reattore del combustibile e utilizzato per facilitare un altro ciclo di combustione.
Quando qualsiasi tipo di combustibile viene bruciato in presenza di aria, si formano numerosi sottoprodotti. Ciascuno dei diversi elementi presenti nell’aria e nel carburante può interagire in molti modi diversi, creando una serie di combinazioni chimiche. L’anidride carbonica è uno dei componenti principali della maggior parte dei gas di scarico, ma a causa della presenza di azoto nell’aria, la maggior parte dei processi di combustione porta anche alla produzione di ossido di azoto. La combustione a ossicombustione si riferisce a un processo in cui l’ossigeno viene separato in qualche modo dall’aria, il che semplifica le reazioni chimiche che si verificano durante la combustione. La combustione ad anello chimico è un tipo di processo di combustione ossi-combustibile.
Il vantaggio principale della combustione a circuito chimico è che il contenuto dei gas di scarico può essere semplificato. Può essere difficile e costoso separare l’anidride carbonica dall’ossido di azoto o sequestrare il carbonio direttamente dall’aria. Il processo di separazione del vapore acqueo dall’anidride carbonica è significativamente più semplice, quindi i gas di scarico creati dalla combustione a circuito chimico contengono anidride carbonica che è meno costosa da sequestrare.