Il ruolo del biometano nella transizione energetica
Sul fronte della lotta ai cambiamenti climatici uno degli elementi in grado di determinare una transizione energetica verso una economia a basso contenuto di carbonio fondata sulla sostenibilità e sulla circolarità è il biometano. Il biometano è una fonte energetica rinnovabile e sostenibile, prodotta da biomasse di origine agricola che si rinnovano nel tempo e che hanno incorporato il carbonio presente nell’atmosfera, evitando quindi di liberare il carbonio presente nei giacimenti di combustibili fossili
Cos’è il biometano e il processo di “upgrading”
Il biometano è un gas che contiene prevalentemente metano (CH4): deriva dal biogas, una miscela di gas prodotti durante il processo di digestione anaerobica di diversi substrati organici quali rifiuti, liquami, fanghi, scarti dell’agroindustria etc.
Questo biogas sottoposto ad un processo di “upgrading” - cioè la raffinazione e purificazione attraverso la rimozione dell’anidride carbonica e tracce di altri gas presenti o di impurità - porta la concentrazione di metano a valori superiori del 95% e di fatto da vita al biometano.
Il biometano viene prodotto attraverso un processo in 3 fasi:
Il pre-trattamento, che comprende qualsiasi tecnica di selezione, triturazione e miscelazione del rifiuto organico per renderlo adattato al digestore
La digestione, che è il processo principale durante il quale il rifiuto organico viene trasformato in biogas
La raffinazione, attraverso cui il biogas grezzo è trasformato in un combustibile ad alto contenuto di metano (≥ 95%) eliminando la CO2 ed altre impurità e contaminanti.
I processi di raffinazione del biogas sono molteplici e comprendono diverse tecnologie. I principali sono:
Adsorbimento: si basa sulla differente solubilità dei vari componenti del gas in una soluzione liquida di scrubbing. Il biogas grezzo è a contatto con un liquido di lavaggio. Gli elementi che devono essere rimossi dal biogas (soprattutto anidride carbonica) sono molto più solubili nel liquido applicato rispetto al metano e vengono così rimossi dal flusso di gas. Le diverse metodologie usate sono:
Adsorbimento fisico - scrubbing ad acqua pressurizzata
Adsorbimento fisico - con composti organici
Adsorbimento chimico - scrubbing con ammine
Pressure swing adsorpion (PSA): basata sul diverso comportamento di adsorbimento che i vari componenti del gas assumono su una superficie solida sotto pressione elevata. Solitamente, vari tipi di carbone attivo o setacci molecolari (zeoliti) sono utilizzati come materiale adsorbente. Questi materiali assorbono selettivamente anidride carbonica dal biogas grezzo, arricchendo così il contenuto di metano del gas. Dopo l'adsorbimento ad alta pressione il materiale caricato assorbente viene rigenerato da una diminuzione graduale della pressione e lavaggio con biogas grezzo o biologico. Durante questa fase il gas di scarico lascia l’adsorbitore. Successivamente, la pressione viene aumentata nuovamente con biogas grezzo o biologico e l'adsorbitore è pronto per la successiva sequenza di carico.
Gaspermeation: la tecnologia a membrane si basa su materiali permeabili all'anidride carbonica, acqua e ammoniaca. Il solfuro di idrogeno, ossigeno e azoto passano attraverso la membrana in considerevole misura mentre il metano passa solo in misura molto ridotta. Membrane tipiche per l’upgrading del biogas sono costituite da materiali polimerici come il polisolfone, poliimmide o polidimetilsilossano. Dopo la compressione alla pressione di processo, il biogas grezzo viene raffreddato per l'essiccazione e la rimozione di ammoniaca. Dopo riscaldamento attraverso il calore di scarto del compressore, il restante idrogeno solforato è rimosso mediante adsorbimento su ferro o ossido di zinco. Infine, il gas viene convogliato ad una unità di permeazione singola o multipla.
Il biometano e la decarbonizzazione in Italia
Il biometano è in grado di dare un importante contributo nel percorso di decarbonizzazione dell’Italia, con il vantaggio di non essere una fonte intermittente come l’eolico o il fotovoltaico e di poter utilizzare i sistemi infrastrutturali già disponibili, minimizzando di conseguenza i costi infrastrutturali per la trasmissione e lo stoccaggio di energia elettrica che altre fonti rinnovabili richiedono.
Inoltre, il biometano può di contribuire alla decarbonizzazione del settore dei trasporti riducendo contemporaneamente la dipendenza da fonti energetiche estere, poiché la produzione del biocarburante viene realizzata con tecnologie e biomasse nazionali o europee.
Quattro sono i fronti che coinvolgono il biometano.
la riconversione e il miglioramento dell'efficienza degli impianti biogas agricoli esistenti per la produzione di biometano
la realizzazione di nuovi impianti per la produzione di biometano, attraverso un contributo del 40% dell’investimento
la diffusione di pratiche ecologiche per la produzione del biogas (ad esempio siti di lavorazione minima del suolo, sistemi innovativi a basse emissioni per la distribuzione del digestato, …)
la sostituzione di veicoli meccanici obsoleti e a bassa efficienza con veicoli alimentati, appunto, a metano o biometano.
Nell'ambito dei 23,78 miliardi di euro per la componente "Energia rinnovabile, idrogeno, rete e mobilità sostenibile", su 5,90 miliardi stanziati per "incrementare la quota di energia prodotta da fonti di energia rinnovabili", la quota destinata allo sviluppo del biometano è di 1,92 miliardi. Non si tratta di pochi spiccioli, vale dunque la pena per l’Italia rimboccarsi le maniche.
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