il biometano
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il biometano Il Biometano è il gas ottenuto dalla purificazione del biogas a seguito di opportuni processi chimico-fisici, idonei per il suo utilizzo nella rete del gas naturale e nei tradizionali impieghi civili ed industriali. L’immissione del Biometano nella rete di distribuzione del gas naturale comporta vantaggi considerevoli, poiché l’energia viene utilizzata in momenti e in luoghi diversi da quelli della produzione di biogas. Tali vantaggi rappresentano un obiettivo strategico per la Comunità Europea ed una efficiente alternativa agli altri biocarburanti nell’ambito dei trasporti. Il decreto del 5 Dicembre 2013 del Ministero dello Sviluppo Economico incentiva la produzione del Biometano per l’utilizzo in rete gas, per l’impiego nei trasporti, per la cogenerazione ad alto rendimento e premia, in particolar modo, i processi di produzione del biogas a partire da scarti e sottoprodotti agroindustriali e da rifiuti biodegradabili. Un impianto di Biometano è composto dai seguenti processi tecnologici: • pretrattamento delle matrici organiche • digestione anaerobica • purificazione • iniezione nella rete gas Rifiuti organici Congenerazione Rete Gas Usi finali Digestato
Purificazione Produzione di Biogas
Trasporti
Coltivazioni energetiche/sottoprodotti
LE TECNOLOGIE DI PURIFICAZIONE Il processo di purificazione del biogas per ottenere il Biometano consiste nella rimozione di anidride carbonica ed altri elementi presenti, fino a portare il gas prodotto ad un elevato tenore di metano, compatibile con gli usi del gas naturale. Le tecnologie di separazione del metano sono specifiche per il trattamento e il miglioramento qualitativo del gas naturale e sono state adattate al trattamento del biogas in funzione delle composizioni del gas in uscita dai digestori anaerobici. Le tecniche utilizzabili sono: • lavaggio con acqua (PWS-Pressurized Water Scrubbing) • lavaggio con ammine (Amine Scrubbing) • separazione con membrane • assorbimento a pressione oscillante (PSA-Pressure Swing Adsorption) • separazione criogenica Tutte le tecniche di purificazione sono focalizzate sulla rimozione dell’anidride carbonica (CO2). Tuttavia, in funzione della presenza e del tenore di contaminanti - principalmente acido solfidrico (H2S) - che possono compromettere la funzionalità delle apparecchiature stesse, opportuni trattamenti preliminari possono precedere il trattamento di separazione della CO2.
le teCnoloGie imPieGate Come General Contractor, Biogreen progetta e realizza impianti chiavi-in-mano per la produzione di Biometano attraverso l’utilizzo di una delle seguenti tecnologie in funzione delle condizioni al contorno: lavaggio con acqua pressurizzata, lavaggio con ammine, separazione con membrane. Lavaggio con acqua pressurizzata Il lavaggio con acqua (PWS – Pressurized Water Scrubbing) è una tecnologia che sfrutta le diverse solubilità dell’anidride carbonica e del metano in acqua. L’anidride carbonica viene assorbita molto più facilmente dall’acqua e l’assorbimento viene favorito in condizioni di alta pressione e bassa temperatura. Gas purificato
Separazione con Membrane Questa tecnologia sfrutta la diversa permeabilità dell’anidride carbonica e del metano, attraverso la superficie di opportune membrane, sotto l’azione della pressione. Biogas
CH4
H2O Scrubber
(assorbimento)
Scrubber
(deassorbimento)
Flash
(depressurizzazione)
Biogas H2O
Il biogas viene compresso a pressioni intorno ai 5-7 bar e fatto fluire controcorrente in una colonna dove scorre acqua dall’alto. Dall’alto della colonna avviene il recupero del gas, ricco di metano. L’acqua viene depressurizzata e poi, in una seconda colonna, viene liberata dall’anidride carbonica e riportata da una pompa nel ciclo di lavaggio. Il lavaggio ad acqua consente di rimuovere dal biogas anche l’acido solfidrico: questa tecnologia, infatti, non necessita di sistemi di abbattimento di H2S a monte dell’impianto, grazie a concentrazioni non troppo elevate (indicativamente <300 ppm). I consumi energetici dell’impianto sono principalmente elettrici, perché dovuti alla compressione del biogas dalla pressione della digestione anaerobica alla pressione di esercizio del processo e pompaggio dell’acqua di lavaggio. Lavaggio con ammine Con questa tecnologia si sfruttano le capacità di particolari sostanze chimiche, le ammine, di creare legami chimici deboli con l’anidride carbonica dopo l’assorbimento. Per ottenere questo legame non sono necessarie pressioni elevate ed il processo avviene con una piccola sovrappressione rispetto all’ambiente. Dopo aver estratto il Biometano, l’ammina, liberata dalla CO2, viene rigenerata. Questo processo avviene a spese di energia termica, con un riscaldamento dell’ammina di circa 160° C. Gas purificato
Scrubber
CO2
Ammina rigenerata
(assorbimento)
Il biogas viene alimentato ad una pressione dai 10 ai 20 bar. Il metano non passa attraverso la membrana, insieme ad una parte di azoto ed ossigeno. Al contrario, tutta l’anidride carbonica passa insieme a: vapore d’acqua, parti di azoto e ossigeno. I consumi energetici dell’impianto sono dovuti all’energia spesa per la compressione del biogas per attraversamento del sistema di membrane.
l’inCentiVaZione Del biometano Con il decreto del 5 Dicembre 2013, in Italia vengono stabilite le modalità di incentivazione del Biometano immesso nella rete del gas naturale, nell’uso per autotrazione e per la cogenerazione ad alto rendimento. Il decreto stabilisce tre modalità di incentivazione: • immissione in reti di trasporto e distribuzione del gas naturale • immissione in rete gas e successivo impiego nei trasporti • impiego, anche in siti diversi da quello di produzione, nella cogenerazione ad alto rendimento DECRETO INCENTIVAZIONE BIOMETANO (dicembre 2013) Art.3 immissione in rete gas
Stripper
(rigenerazione)
Biogas
Gas ricco di CO2 (permeato)
CO2
Metano residuo
Gas ricco di CH4 (retentato)
CO2
Pompa
Compressore
N2, 02...
Pompa Calore Scambiatore Pompa
I consumi energetici dell’impianto sono principalmente termici, perchè dovuti alla rigenerazione dell’ammina. I consumi elettrici sono limitati alle operazioni di pompaggio. Il lavaggio con ammine consente la rimozione dell’acido solfidrico, che viene liberato insieme all’anidride carbonica. Tuttavia, salvo il caso di tenori molto bassi nel biogas, è preferibile rimuovere l’acido solfidrico a monte dell’impianto.
Vendita sul mercato oppure Ritiro GSE (impianti <500 m3/h)
Ricavo=incentivo+vendita sul mercato Incentivo modulato in funzione dell’andamento del mercato del gas naturale. RItiro GSE: ricavo fisso
Art.4 utilizzo nei trasporti Il GSE riconosce dei certificati proporzionali alla produzione. il ricavo è dato dalla vendita dei certificati ad un soggetto “obbligato”+ il corrispettivo di vendita del biometano sul mercato. Art.5 utilizzo in Cogenerazione Alto Rendimento Il GSE Incentiva la produzione combinata di energia elettrica e calore; il sito di cogenerazione può essere separato dalla produzione di biometano ed essere alimentato dalla rete del gas.
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