Perché il biometano
Tra le tecnologie utilizzate oggi per evitare il consumo di fonti fossili, il processo di produzione dibiometanoè una delle meno conosciute. Queste risorse però rappresenteranno un ruolo sempre più importante nella lotta al cambiamento climatico negli anni a venire. Infatti, presentano gli stessi benefici della gestione e distribuzione del gas, senza però fornire un apporto alla concentrazione netta di CO2in atmosfera. Inoltre, il processo di produzione di biogas, eventualmente poi convertito in biometano, consente di ottimizzare la gestione dei rifiuti organici e di ricavare sottoprodotti utili al settore agricolo.
Cos’è il biometano
Il biometano è semplicementebiogas purificato, ovvero biogas privato di impurezze come, per esempio, l’anidride carbonica. Lo scopo del processo è di rendere la concentrazione di biometano il più alta possibile, fino a rendere il prodotto confondibile con il metano distribuito in rete.
Il biogas, a sua volta, è ottenuto da un processo chiamatodigestione anaerobica,a partire dascarti organici. Può trattarsi di scarti di provenienza agricola o semplicemente di rifiuti provenienti dalle cucine di casa o, ancora, da allevamenti. Questi vengono convogliati in un grande serbatoio, ildigestore, studiato appositamente per accelerare il processo di fermentazione naturale, agito da un gruppo particolare di batteri.
Il digestore è solitamente in acciaio o calcestruzzo, a tenuta stagna e termicamente isolato. Devono essere mantenuti costanti temperatura e valore di pH, tali da favorire la sopravvivenza dei batteri. E’ inoltre presente un sistema di mescolamento, tale da evitare la formazione di strati sedimentari o galleggianti. I batteri, in assenza di ossigeno, per sopravvivere si cibano della materia organica scomponendo le molecole in forme più semplici. Nella parte superiore del serbatoio si accumula così il biogas, composto per il45-85% di metanoe per il25-50% di anidride carbonica. Il composto che resta nella parte inferiore del serbatoio si chiamadigestatoe andrà a costituire il compost utile a fertilizzare terreni agricoli.
Le tecnologie attualmente più utilizzate per l’upgrading del biogas in biometano sono:
- Separazione tramite membrana
- Scrubbingfisico
- Scrubbingchimico
- Pressure Swing Absortion(PSA)
- Trattamento criogenico
Vi sono poi molti altri trattamenti di tipo biologico.
Lo scrubbing fisico: il processo
Loscrubbing fisicocon acqua al momento è il processo più sostenibile e con il miglior rapporto qualità prezzo. Questa tecnica sfrutta il differente livello di solubilità che caratterizza, da un lato, impurezze come l’anidride carbonica e l’idrogeno solforato presenti nel biogas, rispetto a, dall’altro lato, la componente di metano. Quindinon sono necessarie reazioni chimiche, in quanto è sufficiente arrivare ad un certo livello di pressione (6-10 bar) per vedere le due sostanze sciogliersi in acqua lasciando da parte il metano.
In sintesi, il liquidopressurizzatoè mandato in una colonna(scrubber)dove vienespruzzato sul biogas, il quale, pompato in controcorrente rispetto al getto, viene depurato delle sostanze indesiderate. In seguito, l’acqua, così caricata, viene indirizzata in un serbatoio(flash tank). Nel serbatoio la pressione viene abbassata, in maniera tale che la piccola componente di metano rimasta intrappolata nel liquido sia rilasciata.
Questo genere di impianto può esseresia a ciclo chiuso che aperto. Se l’acqua proviene da impianti delle acque reflue, una volta utilizzata questa viene riportata dallo scrubber all’impianto di provenienza senza alcun ricircolo. Altrimenti, se acqua è di maggior qualità, vienerigeneratadopo ogni utilizzo all’interno di una seconda colonna (stripper). La rigenerazione avviene riportando il liquido a pressione ambiente esoffiando ariaal suo interno. In questo modo l’acqua è pronta per essere nuovamente pompata allo scrubber per un nuovo ciclo. L’aria carica dei composti fluisce attraverso una serie di appositi sistemi di filtraggio prima di poter essere rilasciata in ambiente.
Gli svantaggi
I processi per la produzione di biometano richiedono chiaramente una certa quantità di energia, ma a seconda dei casi vi sono soluzioni per risparmiarne. Per esempio, il digestore deve essere riscaldato, per essere mantenuto alla temperatura corretta. Nel caso del water scrubbing process questocalore può essere recuperato dalla colonnadi scrubbing, in quanto la reazione di assorbimento tende per natura a rilasciare calore.
Per tutte le tecnologie è cruciale la disposizione dibruciatori,obbligatori per legge. Questi, come avviene nelle tradizionali centrali di trattamento o di estrazione del gas, hanno il ruolo di bruciare quella piccola parte di metano che trova modo di fuoriuscire attraverso alcune fessure sfruttando l’alta differenza di pressione tra l’interno di alcuni componenti e l’ambiente esterno. E’ importante ricordare che, se disperso in atmosfera, il metano fornisce un contributo all’effetto serra che è di gran lunga più grande di quello che fornirebbe la stessa quantità in anidride carbonica.
Icostidi sistemi di upgrading come questo dipendono fortemente dallalocazionedell’impianto, dalla tipologia di materiale organico e dalla taglia dell’impianto. Secondo l’European Biogas Association, il prezzo del biometano oggi arriva ad esserefino al 30% inferioreal prezzo del gas naturale, il quale, come si sa, è recentemente aumentato a causa del conflitto Russia-Ucraina.
Gli utilizzi e i vantaggi
Il biometano può essere introdotto direttamentein reteoppure stoccato per divenirecarburante per trasporti. Nonostante sia necessario bruciare questo gas durante il suo utilizzo, che sia all’interno del motore di una macchina rispetto che nella caldaia di casa, la sua produzione è strumento utile contro l’effetto serra. Infatti, mentre il metano comunemente presente in rete deriva da fonti fossili, risalenti a centinaia di milioni di anni fa, il biometano deriva da scarti organici prodotti ai giorni nostri. Questo significa che il secondocontiene carbonio che è stato solo recentemente catturatodalle foglie della vegetazione, per fotosintesi. Questo stesso carbonio, senza trattamento degli scarti, verrebbe comunque restituito nuovamente in atmosfera durante la loro decomposizione.
In pratica, la produzione e l’utilizzo del biometano, chiudono il ciclo di cattura ed emissione della CO2in tempistiche più confrontabili con le “tempistiche naturali”, meglio rispettando, quindi, l’equilibrio ambientale, che altrimenti verrebbe sconvolto dall’utilizzo di carbonio risalente ad epoche antecedenti.
Un altro vantaggio è che il residuo del processo di fermentazione, il digestato, viene in genere utilizzato come compost per lafertilizzazione dei campiagricoli e degli orti.
Il panorama europeo
Negli ultimi anni, l’Europa ha rivolto un certo interesse alla produzione di biometano, anche per via del contesto attuale. Infatti, il notevole aumento dell’energia prodotta da impianti eolici e fotovoltaici richiede lo studio distrategie che compensino le fluttuazioni di potenza della rete elettrica. La produzione di questi sistemi è basata sulla disponibilità di sole e vento, che chiaramente non è costante nel tempo. Quindi risultano certamente necessarie soluzioni che prevedano trasporto sulla rete elettrica. Questo è un motivo per cui, in Europa, non sono mancati i sussidi per incentivare le tecnologie di produzione di biogas e biometano, a cui il PNRR italiano ha destinato1,7 miliardi.
Nel 2020 risultavano solo 18 GW di potenza installata in tutto il mondo (l’equivalente della produzione di circa 18 grandi centrali nucleari, quindi meno di ¼ della produzione di energia elettrica francese). Recentemente però i settori europei del biogas e del biometano si sono impegnati a fornire35 miliardi di metri cubi di biometano entro il 2030, in quanto i prospetti ne indicano la piena disponibilità, con la giusta strategia finanziaria. Lo scopo è soprattutto di sostenere l’UE nel raggiungimento degli obiettivi climatici e di sicurezza energetica. Infatti, 35 miliardi di metri cubi rappresentano il20% del gas che attualmente l’Europa importa dalla Russia.
Abbiamo stimolato la tua curiosità? Puoi saperne di più consultando le nostre fonti:
- www.iea.org
- www.europeanbiogas.eu
- Review of recent progress in biogas upgrading with emphasis on carbon capture, Rafiee A., Khalilpour K.R., Prest J., Skryabin I.,“Biogas as an energy vector”,Biomass and Bioenergy, Elsiever, v. 144, 2020,Al Seadi T., Rutz D., Prassl H., Köttner M., Finsterwalder T., Volk S., Janssen R., “Biogas Handbook”,Esbjerg Denmark, 2008, ISBN 978-87-992962-0-0
- www.rinnovabili.it
- www.europeanbiogas.eu
- EBA: “Breaking Free of the Energy Dependency Trap DELIVERING 35 BCM OF BIOMETHANE BY 203O”