Il processo di upgrading – incentrato sulla purificazione del biogas per trasformarlo in biometano, può sfruttare diverse tecnologie per raggiungere l’obiettivo. Una panoramica su queste era stata fornita in uno dei nostri precedenti articoli, descrivendone rapidamente vantaggi e svantaggi.
La tecnologia più diffusa, usata anche da CMA per i molteplici vantaggi che la caratterizzano rispetto alle altre tecniche di upgrading del biogas, prende il nome di Pressure Water Scrubbing (PWS).
Analizziamone i principi fondamentali, i componenti e le caratteristiche.
Pressure water scrubbing
Il lavaggio ad acqua sotto pressione è un metodo che sfrutta la maggiore solubilità della CO2 rispetto al CH4, soprattutto a basse temperature. Questo principio è alla base degli impianti PWS, simili agli impianti di lavaggio chimico e fisico con solventi organici ma che sfruttano un materiale differente per assorbire CO2.
Nel caso degli impianti PWS, il gas non purificato viene fatto passare attraverso una colonna di trattamento riempita di corpi di riempimento in PVC che hanno la funzione di aumentare la superficie di contatto tra il gas e il liquido. All’interno di questa colonna, il gas viene a contatto con un flusso d’acqua che scorre in direzione opposta. Il liquido che esce dalla colonna sarà così ricco di CO2, mentre il gas che esce sarà principalmente costituito da CH4.
Questa configurazione consente un’efficace separazione della CO2 dal gas grezzo, garantendo un gas purificato di alta qualità.
Colonne di lavaggio
Il cuore del sistema di epurazione per lavaggio all’acqua è costituito da una colonna verticale detta “scrubber” o “colonna di lavaggio”, appositamente dimensionata per assicurare il tempo di contatto necessario tra il gas e l’acqua di lavaggio. Tale colonna è attraversata da una corrente di acqua fredda iniettata dall’alto, ed una corrente di biogas sotto pressione proveniente dal basso.
Per la legge di Henry citata in un nostro articolo precedente, componenti quali NH3,H2S, CO2 e CH4 si dissolvono nell’acqua mano a mano che il gas risale la colonna, senza dunque bisogno di pretrattare il biogas.
L’acqua evacuata dalla colonna di lavaggio viene inviata nella flash tank che permette di recuperare ancora una parte del CH4 dissolto nell’acqua di lavaggio. Il CH4 ricavato a fine processo viene seccato e controllato per verificare le caratteristiche conformi ai valori richiesti dal codice di rete SNAM.
Dalla flash tank, l’acqua passa in seguito alla cosiddetta colonna di rigenerazione. Qui, il flusso d’acqua è attraversato da un flusso d’aria generato da un soffiante che ha il compito di raffreddare l’acqua pompata dal basso e reiniettata dall’alto nella colonna di lavaggio attraverso una pompa verticale.
I vantaggi del lavaggio ad acqua
Il numero ridotto di componenti richiesti, di facile manutenzione e il cui funzionamento esclude la fase di pretrattamento del biogas, fanno della tecnologia PWS un processo semplice, durevole ed efficace. A differenza delle altre tecnologie di upgrading, il Pressure Water Scrubbing richiede meno complessità nei sistemi di controllo. Ciò si traduce in costi operativi inferiori e una minore dipendenza da manutenzione e sostituzione di componenti sensibili. Infine il Pressure Water Scrubbing rappresenta anche un metodo ecologico per la purificazione del biogas. Il lavaggio ad acqua permette di trattare fino a 500 ppm di H2S a regime e fino a 1000 ppm in picco; fino a 500 ppm di NH3 e fino a 50 mg/NM3 di COV, senza richiedere l’uso di sostanze chimiche o reagenti costosi.
In questo modo vengono ridotti non solo i costi, ma anche l’impatto ambientale complessivo del processo.
Rispetto ad altre tecnologie presenti sul mercato, la principale differenza del sistema proposto da CMA Srl risiede nella semplicità di gestione e nella sostenibilità che lo contraddistingue (facendo leva su un utilizzo esclusivo dell’acqua a circuito chiuso, senza introdurre particolari agenti chimici). Tale sistema è adatto ad impianti dalle dimensioni più comuni, producenti da uno a tre Megawatt, ed è prevalentemente rivolto al settore agricolo e dell’allevamento. Tuttavia, può essere sfruttato anche per la produzione di biometano da rifiuti solidi urbani, FORSU.
In conclusione, la soluzione proposta da CMA può rendere la produzione di biometano semplice e sostenibile, riducendo i costi operativi e di gestione e permettendone l’utilizzo in varie situazioni.