Simulazione degli effetti criogenici sui materiali associati a rilasci accidentali di CO₂

La necessità di ridurre le emissioni di CO2 ha favorito lo sviluppo di strategie finalizzate alla decarbonizzazione dei processi industriali. Tra queste, le tecnologie Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS) rappresentano una soluzione di particolare interesse. La diffusione di tali tecnologie comporta tuttavia la gestione di grandi quantità di CO2, spesso mantenuta in fase densa come gas liquefatto in pressione o fluido supercritico. In caso di rilascio accidentale, la rapida espansione della CO2 può determinare un marcato abbassamento della temperatura e la formazione di un getto contenente particelle di ghiaccio secco. Oltre ai pericoli per la salute umana, le basse temperature raggiunte rischiano di compromettere l’integrità strutturale delle apparecchiature, inducendo fenomeni di infragilimento negli acciai al carbonio, che possono portare a cedimenti di tipo fragile e alla conseguente propagazione dell’incidente per effetto domino. In questo contesto, il presente lavoro di tesi ha come obiettivo lo studio degli effetti criogenici sui materiali associati ai rilasci accidentali di CO2, mediante l’applicazione e il confronto di differenti approcci di modellazione. L’elaborato è articolato in cinque capitoli. Il Capitolo 1 introduce il ruolo della CO2 nel contesto della decarbonizzazione e i principali pericoli associati ai suoi rilasci. Il Capitolo 2 approfondisce gli effetti criogenici sui materiali e i relativi approcci di modellazione: la modellazione mediante modelli integrali per la valutazione delle conseguenze degli scenari incidentali, due modelli numerici semplificati dello scambio termico tra il getto di CO2 e l'apparecchiatura e la modellazione CFD di tale problema. Il Capitolo 3 descrive il caso di studio, mentre il Capitolo 4 riporta e discute i risultati ottenuti. Infine, il Capitolo 5 presenta le considerazioni conclusive e i possibili sviluppi futuri.