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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:
- Adsorbimento: PSA – Pressure Swing Adsorpion
- Absorbimento: Scrubbing chimico, fisico o ad acqua
- Separazione a membrane
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)
