BASF ha avviato presso il sito produttivo di Ludwigshafen la prima unità al mondo per la produzione su scala industriale di catalizzatori stampati in 3D basati sulla tecnologia proprietaria X3D®. L’impianto consente di portare la manifattura additiva di catalizzatori dal livello pilota e pre-serie a volumi industriali, rafforzando il ruolo di BASF come fornitore di soluzioni avanzate per l’industria chimica.
La tecnologia X3D® permette di realizzare catalizzatori con geometrie interne ottimizzate, che combinano un’elevata stabilità meccanica con una struttura aperta volta a ridurre le perdite di carico e ad aumentare la superficie cataliticamente attiva. BASF ha già fornito catalizzatori X3D® a impianti propri e di clienti esterni per diversi anni, validando la robustezza in esercizio e preparando il passaggio alla produzione in serie.
La tecnologia X3D®: geometrie ottimizzate per efficienza e stabilità
Con X3D® i catalizzatori non sono più vincolati alle classiche forme cilindriche o agli anelli estrusi, ma possono essere progettati con strutture interne complesse e canali aperti che migliorano la distribuzione dei flussi e l’accesso ai siti attivi. L’obiettivo è ridurre in modo significativo il Δp all’interno dei reattori, mantenendo o aumentando la superficie di contatto tra reagenti e materiale catalitico.
Rispetto ai catalizzatori convenzionali, che spesso impongono un compromesso tra porosità e resistenza meccanica, i corpi X3D® puntano a separare questi due aspetti: la struttura aperta favorisce il passaggio dei gas riducendo il consumo energetico per la compressione, mentre la configurazione delle maglie e dei rinforzi interni garantisce la tenuta meccanica anche in condizioni di esercizio gravose. Questo approccio consente di lavorare con condizioni operative più flessibili, migliorando nel tempo la stabilità di processo.
Benefici per gli impianti chimici: meno energia, più throughput
Il vantaggio principale dei catalizzatori X3D® è la combinazione di minori perdite di carico con una maggiore superficie cataliticamente attiva, che porta a un incremento della portata trattabile a parità di reattore e a un miglior utilizzo dell’energia impiegata. BASF indica come risultati attesi una maggiore produttività dell’impianto, una migliore qualità di prodotto e un consumo energetico significativamente più basso rispetto a soluzioni catalitiche tradizionali.
La società sottolinea inoltre la possibilità di adattare le geometrie alle esigenze di singoli processi, offrendo configurazioni su misura per reattori esistenti e nuovi progetti. In applicazioni reali, come l’impiego di catalizzatori X3D® per l’acido solforico presso l’impianto di An Hui Jintung in Cina, sono stati riportati aumenti record di produzione e benefici economici tangibili, con avviamenti di impianto più fluidi e una gestione più stabile nel lungo periodo.
Scala industriale e portafoglio di catalizzatori X3D®
Con l’impianto di Ludwigshafen, BASF porta la produzione X3D® a un livello industriale, costruendo la base per tempi più brevi tra sviluppo e introduzione sul mercato di nuovi catalizzatori. La produzione su questa nuova linea si affianca alle capacità già esistenti e mira a rendere disponibile la tecnologia X3D® a un numero crescente di clienti e processi, partendo da famiglie di catalizzatori dove i benefici su pressione ed efficienza sono più evidenti.
Già nel 2022 BASF aveva presentato i primi catalizzatori X3D® per applicazioni quali l’acido solforico, dimostrando in esercizio commerciale la robustezza dei corpi stampati e la possibilità di adattare infill, diametro e orientamento delle strutture interne ai singoli casi d’uso. Il portafoglio X3D® è progettato per coprire una gamma ampia di materiali catalitici, dai metalli nobili ai metalli base, con diversi tipi di supporti in funzione delle esigenze di processo.
Materiali, processi e applicazioni possibili
La tecnologia X3D® è applicabile a molte famiglie di catalizzatori, inclusi catalizzatori a base di metalli preziosi e non preziosi, e supporti differenti, a cui la stampa 3D aggiunge la dimensione delle geometrie interne complesse. In termini di processo, la possibilità di ridurre il Δp e distribuire meglio i flussi apre margini di ottimizzazione per reazioni gas–solido in impianti di ossidazione, sintesi e trattamento gas, dove il bilancio energia–portata è un fattore decisivo.
L’adozione di catalizzatori stampati in 3D rientra nella strategia più ampia della chimica di processo verso soluzioni “performance-by-design”, che combinano l’ottimizzazione dei materiali attivi con design strutturale e gestione efficiente delle risorse. Secondo BASF, l’estensione della capacità X3D® permette di abbreviare i cicli di sviluppo di nuovi catalizzatori, offrendo configurazioni su misura che contribuiscono alla riduzione delle emissioni e al miglior utilizzo delle materie prime.
