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Impianto pilota semi-industriale biometano

PREMESSA

Il cambiamento climatico ci impone di ridurre i consumi derivanti da combustibili fossili sostituendoli con combustibili rinnovabili come il biometano, che in futuro potrà giocare un ruolo sempre più importante soprattutto se prodotto in modo più sostenibile possibile.

La sostenibilità nella produzione di biometano significa sviluppare impianti in grado di avere bassi autoconsumi, scalabili su piccole taglie in modo da poter essere realizzati nei luoghi dove la biomassa è disponibile a km zero, ottimizzare il ciclo produttivo dell’azoto riducendo al minimo gli spandimenti di digestato e soprattutto sequestrando la quota di CO2 presente nel biogas per non avere emissioni di gas climalteranti in atmosfera, ottenendo non solo un gas verde (biometano) con un bilancio nullo in termini di CO2, ma addirittura un saldo negativo.

Oltre a questo, sostenibilità significa realizzare impianti ben inseriti nel territorio, con minime dimensioni, assenza di odori, con una ottimizzazione dei flussi azotati e con il minor impatto possibile sulla viabilità.

Con queste premesse, ASAC già da diversi anni ha deciso di focalizzare i propri sforzi verso l’ottimizzazione del ciclo produttivo di biometano attraverso un brevetto che mira a risolvere tutte le problematiche derivanti dal processo di produzione da digestione anaerobica. In particolare:

  • Creare un processo di digestione anaerobica stabile e non soggetto a sbilanciamenti
  • Ottenere il massimo rendimento possibile dalle biomasse in ingresso
  • Eliminare le emissioni in atmosfera sia in termini di CO2, CH4, H2S e emissioni odorigene
  • Sviluppare un processo di upgrading semplice, economico e scalabile anche su piccole taglie
  • Razionalizzare il flusso di azoto minimizzando il digestato da dover spandere
  • Ridurre notevolmente i volumi di digestione anaerobica rendendo l’impianto piccolo e meno impattante possibile
  • Sequestrare totalmente la CO2 convertendola in bicarbonato con un doppio effetto positivo: la riduzione ulteriore di un gas effetto serra e l’assenza di complessi sistemi di post-combustione dell’off gas

A seguito dell’ottenimento di uno specifico brevetto fortemente innovativo per la produzione di biometano, ASAC ha realizzato un impianto pilota semi-industriale che consente di trattare alcune tipologie di rifiuto assicurando la produzione di metano senza emissione di CO2 (sequestro della CO2 con carbon footprint estremamente ridotto). In particolare l’impianto pilota è autorizzato ai sensi ai sensi dell’Art.211 del D.Lgs. 152/06 e s.m.i. per i seguenti codici EER 02.03.00, 19.08.05, 19.08.05, 20.01.08, 20.02.01, 20.03.02 ed ha un a capacità di 4 ton/d.

La soluzione impiantistica proposta nel suddetto brevetto assicura i seguenti vantaggi:

  • Il processo può essere applicato ad impianti di Biogas esistenti riconvertendoli alla produzione di biometano;
  • Il processo può essere applicato ad impianti di nuova realizzazione;

Produzione di biometano senza emissioni di CO2
Tale vantaggio non è conseguibile con le altre tecnologie disponibili (setacci molecolari, assorbimento con ammine o condensazione criogenica) a meno di impiego di complessi processi di sintesi catalitica alimentati da idrogeno verde (elettrolitico da sistemi fotovoltaici). A tal proposito si rammenta che l’utilizzo di CO2 per scopi industriali (gas tecnico) o, ancor più per applicazioni alimentari, risulta inverosimile dati i quantitativi in gioco e l’assenza di una richiesta certa e continuativa da parte del mercato. L’anidride carbonica rappresenta infatti il gas serra per eccellenza da oramai 70 anni. Non sono al momento applicabili nel nostro paese le soluzioni relative allo stoccaggio nel sottosuolo a causa degli elevati margini di incertezza dei sistemi.

DESCRIZIONE GENERALE DELL’IMPIANTO E DATI DI FUNZIONAMENTO

L’impianto pilota ASAC è costituito da una sezione di alimentazione in cui viene inserita la biomassa che viene diluita con acqua di ricircolo e adeguatamente omogeneizzata ottenendo un fango pompabile alla concentrazione di secco desiderata.

biomassa

Questo fango viene inviato alla sezione di idrolisi, dove subisce un trattamento termo-chimico che permette alla sostanza organica più complessa di trasformarsi in molecole più semplici solubilizzate nel fango, quindi in un fango nelle condizioni ideali per essere prontamente disponibile per i batteri che operano la digestione anaerobica producendo un biogas di ottima qualità e molto ricco di metano.

La fase successiva del Il brevetto ASAC si compone di un sistema di conversione della CO2 presente nel biogas in bicarbonato. Il processo include uno scrubber acido per la rimozione dell’ammonica strippata durante la fase di idrolisi convertendola in solfato di ammonio e dei composti solforati residui, in definitiva si ottiene del biometano purissimo, idoneo all’immissione in rete e all’utilizzo come biocarburante presentando valori di CH4 superiori al 96-97% e CO2<0,1% contro il 2,5% minimo richiesto da norma UNI.

L’impianto pilota non ha un allaccio alla rete gas e quindi in questo caso il biometano viene compresso all’interno di una serie di bombole che alimentano un motore endotermico con funzionamento in isola.

L’impianto pilota è in marcia da più di 2 anni, con una potenzialità di 4 ton/d di biomassa in ingresso ed in questi due anni ha trattato principalmente fanghi di depurazione ma anche biomasse particolarmente difficili come pollina e rifiuti urbani umidi.

Il funzionamento è risultato eccezionale, in quanto si è potuto verificare che è possibile ottenere tutti gli obiettivi prefissati con un sistema semplice ma particolarmente intelligente, specie nella sezione di idrolisi della biomassa e di assorbimento della CO2. In particolare, tra gli effetti dell’idrolisi brevettata non rientra solamente un pretrattamento ottimale della sostanza organica che consente di avere una digestione anaerobica facilitata e con tempi ridotti, ma anche lo strippaggio di tutto l’azoto ammoniacale in eccesso, e, contestualmente, si operare un assorbimento di CO2 e H2S in modo semplice e assolutamente affidabile.

CONCLUSIONI

Durante i due anni di sperimentazione sono stati dimostrati i punti di forza del brevetto, ovvero la produzione di biometano di alta qualità idoneo per l’immissione in rete, il totale sequestro della CO2 prodotta dalla digestione anaerobica senza, dunque, nessuna emissione in atmosfera.

Questo significa che non vi è necessità di una post combustione della CO2 gassosa, come avviene nei sistemi a membrana, che possono avere perdite di CH4 anche consistenti.

La sperimentazione ha permesso di verificare anche la facilità di conduzione dell’impianto, che, innanzitutto, opera a pressione atmosferica a differenza delle altre tecnologie di upgrading del biometano, e dunque si presenta come un sistema sicuro e affidabile, senza perdite dalle tubazioni e come un sistema semplice, senza alcuna sezione di particolare complessità e/o che necessita di particolari manutenzioni.

Gli autoconsumi sono estremamente bassi e la biomassa pretrattata con la particolare fase di idrolisi ASAC è risultata molto più facile e veloce da trattare, permettendo la realizzazione di digestori molto ridotti rispetto alle tecnologie tradizionali.

Tutto il sistema è caratterizzato da una estrema semplicità impiantistica e necessita di spazi molto ridotti. Inoltre risulta anche facilmente scalabile adattandosi bene sia ad impianti con grandi produzioni di biogas che ad impianti di piccola taglia.

Il processo ASAC inoltre, rimuovendo la CO2 dal flusso di biogas e fissandola in fase acquosa come bicarbonato, garantisce al sistema di digestione anaerobica una maggiore stabilità, garantendo una elevata capacità tampone che evita eventuali sbilanciamenti nelle reazioni biologiche di conversione della biomassa in CH4.

Il digestato prodotto è facilmente gestibile in quanto ha subito una riduzione della sostanza organica molto spinta e la rimozione dell’azoto ammoniacale, risultando quindi avere valori idonei allo scarico diretto in fognatura senza necessità di compostaggio finale.

La tecnologia ASAC è applicabile per:

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Riconversioni e potenziamenti

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Micro impianti

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