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Ultimo aggiornamento: 12 Febbraio 2024

Dal biogas grezzo al biometano pronto all’uso

Il biogas grezzo, miscela di gas prodotta dalla decomposizione dei rifiuti organici, per poter essere utilizzato come carburante nei mezzi di trasporto o per l’immissione nella rete del gas naturale, deve essere prima trasformato in biometano.

La conversione da biogas a biometano avviene tramite un processo di purificazione, chiamato comunemente “upgrading”.  In questo articolo parliamo delle tecnologie più usate per l’upgrading del biogas a biometano.

impianto di upgrading del biogas per la produzione di biometano

Il processo di upgrading del biogas a biometano consiste nel separare i diversi gas che lo compongono per rimuovere CO2 e altri contaminanti. In questo modo si ottiene un flusso di gas ricco di metano, di qualità tale da poter essere utilizzato nel settore dei trasporti o come sostituto del gas naturale senza impatto sulle prestazioni di motori, bruciatori o altre utenze asservite.

Le tecnologie più comuni per l’upgrading del biogas sono:

Di seguito vediamo come funzionano e quali sono i vantaggi e gli svantaggi di ciascuna di queste tecniche.

Adsorbimento: PSA – Pressure Swing Adsorpion

La tecnologia PSA – Pressure Swing Adsorpion, in italiano adsorbimento a pressione oscillante, sfrutta il diverso comportamento di adsorbimento dei vari componenti del biogas su determinati materiali solidi sotto pressione elevata. Il biometano viene separato dagli altri componenti del biogas grazie a materiali adsorbenti (vari tipi di carbone attivo o setacci molecolari/zeoliti) e variazioni di pressione.

✔Bassi consumi di energia
❌Elevate/moderate perdite di metano
❌Processo complesso
❌Richiede pretrattamenti

Absorbimento: Scrubbing chimico, fisico o ad acqua

Nell’absorbimento, il principio di separazione si basa sulla differente solubilità dei vari componenti del biogas in un liquido di lavaggio. I componenti da separare sono più solubili nel liquido applicato rispetto al metano, e vengono così rimossi dal flusso di gas.

In base al liquido di lavaggio utilizzato (solventi chimici, acqua, o solvente organico) si distinguono tre diverse tecnologie di upgrading che usano lo stesso processo fisico.

Scrubbing chimico con ammine

I composti chimici (ammine o i sali alcalini) absorbono i componenti da rimuovere, consentendo l’ottenimento di biometano.

❌ Alti consumi di energia per produzione di vapore
❌ Richiede mano d’opera specializzata
❌ Richiede pretrattamenti
❌ Aggiunta di sostanze chimiche
✔ Bassa perdita di metano

Scrubbing ad acqua pressurizzata (PWS – Pressure Water Scrubbing)

I gas da rimuovere e il biometano si separano per la loro differenza di solubilità in acqua a basse temperature e pressioni più elevate.

✔ Bassi costi operativi e manutenzione
✔ Processo semplice
❌ Alti consumi di energia e acqua
❌ Richiede fonte di calore esterna
❌ La rigenerazione in acqua rende impossibile il recupero della CO2

Scrubbing fisico

Utilizza come liquido di lavaggio una soluzione di solvente organico (es. glicole polietilenico).

✔ Bassi costi operativi e manutenzione
✔ Processo semplice
❌ Alti consumi di energia e acqua
❌ Richiede fonte di calore esterna

Separazione a membrane

La tecnica di separazione a membrane si basa sulle diverse caratteristiche fisiche dei vari componenti del biogas grezzo.

Nelle tecnologie di upgrading a membrane, la separazione del biometano dagli altri componenti si ottiene dal passaggio del biogas pressurizzato attraverso membrane selettive, delle barriere costituite da materiali polimerici.

✔ Processo semplice
✔ Bassi consumi di energia
❌ Richiede pretrattamenti
❌ Perdite metano maggiori allo scrubbing chimico, ma nettamente inferiori ad altri processi

id=”Hysytech”L’impianto di upgrading del biogas di Hysytech

Le tecnologie per l’upgrading del biogas fin qui illustrate hanno tutte dei vantaggi e degli svantaggi. Per ottimizzare il processo di produzione di biometano, Hysytech, parte del gruppo Nippon Gases, ha progettato un sistema ibrido che combina la tecnologia water scrubbing e quella a membrane.

Il primo stadio di trattamento avviene attraverso una torre di lavaggio ad acqua a ciclo chiuso. Successivamente il biogas, ormai completamente pretrattato e arricchito in metano, viene inviato ad una sezione di purificazione a membrane. Qui la CO2 permea più velocemente del metano, consentendo di ottenere una flusso di biometano alle specifiche di rete.

✔ Non richiede pretrattamenti
✔ Recupero di metano maggiore del 99,5%.
✔ Bassi consumi energetici (10-15% inferiori rispetto ai sistemi tradizionali tre stadi membrane)
✔ Nessun additivo chimico necessario
✔ Bassi consumi di acqua (scrubber a ciclo chiuso)

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