Material karbonotsua (ikatza, petrolioa, biomasa, hondakin organikoak…) karbono monoxido eta hidrogeno bihurtzeko prozesu termokimikoa da gasifikazioa. Tenperatura altuan (> 700 °C) eta atmosfera oxidatzailean burutzen da gasifikazioa, eta airea, oxigenoa edo lurrina izaten da gehienetan agente gasifikatzailea. Airea edota oxigenoa erabiliz gero, elikatutako kantitatea estekiometrikoa baino txikiagoa izaten da, erregaia ez dadin osotara erre.

Gasifikazioa industria-iraultzaren hasieran erabili zen lehenengoz, hiri-gasa ekoizteko. Izan ere, XIX. mendearen erditik XX. mendearen hasiera arte hiri-gasa Europako eta Ipar Amerikako hiri handietan erabili zen argikuntzan. Hodi-sareen bidez etxeak hornitzeko ere erabili zen; sukalderako, ura berotzeko eta berokuntzarako. Urteak igaro ahala, argindarrak eta gas naturalak ordezkatu zuten hiri-gasa, baina, hala ere, gasifikazioa produktu kimikoak eta argindarra sortzeko ahalmen handiko prozesua denez, oraindik ere erabiltzen da eta etorkizunean ere erabiliko dela uste da.

Gasifikazioa prozesu konplexua da eta honako urrats hauek ditu:

• Lehorketa: material karbonotsuak, berotuz doan heinean, hezetasuna galtzen du.

• Pirolisia: tenperatura altua lortuz gero, produktu hegazkorrak askatzen ditu material karbonotsuak, eta ikatz antzeko hondakin ez-hegazkor bihurtzen da solidoa.

• Erreketa: produktu hegazkorrek eta ikatzaren (edo material ikazkararen) parte batek oxigenoarekin erreakzionatzen dute, eta karbono monoxidoa (CO) eta karbono dioxidoa (CO2) sortzen da. Gasifikazio prozesu osoa egiteko beste bero askatzen da etapa honetan.

• Gasifikazioa bera (erredukzioa): erre gabeko ikatzak CO2-arekin eta lurrinarekin erreakzionatzen du, eta hidrogenoa eta CO-a ematen du.

Tenperatura altuan lan eginez gero, ur gasaren erreakzio itzulgarria ere gertatzen da CO-aren eta lurrinaren artean:

CO + H2O ⇔ CO2 + H2

Esan bezala, gasifikazioa oraindik ere ohiko prozesua da, eta sortzen den gas nahastea, hots, sintesi-gasa edo singasa, erregaiak nahiz produktu kimikoak ekoizteko abiapuntua da.

Sintesi-gasa barne-errekuntzako motor eta turbinetan erretzeko egokia denez, material karbonotsuen gasifikazioa 70eko hamarkadaz geroztik erabili izan da ziklo konbinatuko zentraletan argindarra sortzeko. Prozesu horri IGCC deritzo (gasifikazio integratuko ziklo konbinatua).

Erregai egokia izateaz gain, sintesi-gasa berebiziko lehengaia da zenbait produktu kimiko ekoizteko ere: tamaina guztietako hidrokarburoak (metanotik ezkoetara), metanola eta amoniakoa, azken hori sintesi-gasaren hidrogenotik abiatuta.

Hidrokarburoak sortzeko proposatutako lehenengo prozesua Fischer-Tropsch izenekoa da, ikertzaile germaniar biok 1920ko hamarkadan proposatua. Prozesu horrek aurrerakada itzela izan zuen II. Mundu Gerran, Alemaniako eta Japoniako armadek erregai sintetikoa ekoizteko aukeratu baitzuten. Horrela, germaniarrek erregai sintetikoaren 124.000 barril (20 milioi litro inguru) ekoitzi zituzten, eguneko, 1944. urtean. Prozesua presio eta tenperatura ertainetan eta katalizatzaile egokiak erabiliz egiten da. Jatorrizko prozesuan, burdina (Fe) erabili zen katalizatzaile moduan, 10-40 bar bitarteko presioan eta 300-350 °C bitarteko tenperaturan. Gaur egun, berriz, kobaltoa (Co) nahiago da, presioa (7-12 bar) zein tenperatura (200-240 °C) murriztea ahalbidetzen baitu. Prozesuaren desabantailarik handiena selektibotasun txikia da, sortutako hidrokarburoen tamaina olefina txikietatik (< C4) ezkoetarainokoa (> C50) baita.

Horregatik, sintesi-gasetik hidrokarburoak era selektiboagoan lortzeko beste bide bi proposatu ziren XX. mendearen bukaeran. Bata CO, CO2 eta hidrogenotik metanoa ekoiztean datza (metanazio katalitikoa), eta bestea bi urratseko prozesua da: lehengoan metanola sortzen da, eta bigarrenean metanoletik hidrokarburoak. Metanola lortzeko oxido metalikoak (ZnO/Cr2O3 eta Cu/ZnO/Al2O3) eta eragiketa-baldintza zorrotzak erabiltzen dira (50-350 bar-eko presioa eta 220-350 °C-ko tenperatura). Metanola hidrokarburo bihurtzeko, katalizatzaile azidoak behar dira. Katalizatzaile horiek, eite-selektibotasunari eta azidotasun kontrolagarriari esker, olefina arinak edo gasolina ekoizteko oso egokiak dira (MTO, methanol to olefins eta MTG, methanol to gasoline prozesuen bidez). Gaur egun, metala eta zeolita euskarri berean dituen katalizatzaileak edo katalizatzaile funtziobikoak aztertzean datza puntako ikerkuntza, urrats biko prozesua bakarrean eginez eragiketa-kostua nabarmen murriztuko bailitzateke.

Etengabe lan egiteko lau gasifikazio-teknologia komertzializatu dira:

• Aldez aldeko korrontezko ohantze finkodun gasifikagailua (down draft). Gasifikatu nahi den material solidoa eta agente gasifikatzailea (airea, oxigenoa edota lurrina) goitik elikatzen dira. Solidoak ohantze finkoa eratzen du eta agortuz doan heinean ohantzea behera doa. Sortutako produktu gaseosoak eta errautsak gasifikagailuaren beheko partean berreskuratzen dira. Ohantzearen goiko partean prozesua pizteko beroa aplikatu behar denez, etekin energetikoa ez da egokiena.

• Aurkako korrontezko ohantze finkodun gasifikagailua (up draft). Aurrekoaren antzekoa da, baina agente gasifikatzailea eta solidoa aurkako korronteetan sartzen dira, hots, solidoa goitik eta gasak behetik. Oxigenoz aberatsa den gasak hegazkorrik gabeko ikatza erretzen du ohantzearen beheko partean, eta erreketan sortutako gas beroak, berriz, elikatutako material karbonotsuaren lehorketa eta pirolisia ahalbidetzen du goiko partean. Horregatik, etekin energetikoa oso handia da, baina mundruna sortzen da, eta hori oso ezegokia izaten da sintesi gasaren osteko erabilerarako.

• Ohantze fluidizatua. Agente gasifikatzailearen eraginez, solidoa irakiten bezala dago ohantzean eta, kondizio horietan, materiaren eta beroaren transferentzia oso eraginkorra da. Gasa goitik ateratzen da, eta, errautsak eta partikula txikiak daramatzanez, garbitu egin da. Mota honetako gasifikagailuak tamaina handiko instalazioetan erabiltzen dira bereziki (> 10 MW).

• Arrastezko gasifikagailua. Solidoa hauts eginda sartzen da eta goranzko gas emariak arrastatu egiten du. Beroaren eta materiaren transferentzia ona lortzen da, baina, gas emari handiak behar direnez, etekin energetikoa ez da hain ona.