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Il biometano è una fonte di energia rinnovabile che si ottiene da biomasse agricole (colture dedicate, sottoprodotti e scarti agricoli e deiezioni animali), agroindustriali (scarti della filiera della lavorazione della filiera alimentare) e la frazione organica dei rifiuti solido urbani (FORSU).
L’ottenimento del biometano avviene in due fasi: produzione del biogas grezzo – prevalentemente attraverso la digestione anaerobica di biomasse – e successiva rimozione o “upgrading” delle componenti non compatibili con l’immissione in rete.
A seconda della composizione di partenza del biogas, la pulizia può comprendere la rimozione dell’anidride carbonica, del vapore acqueo, dell’ammoniaca, dell’idrogeno solforato e delle sostanze in tracce come ossigeno e azoto.

Le tecnologie usate nel processo di upgrading

Le tecnologie disponibili ad oggi per l’upgrading si basano su diversi principi chimico-fisici legati alla separazione del gas.
La tecnologia sicuramente più conosciuta è la tecnologia c.d. a “membrane”, costituite da particolari materiali polimerici che presentano una permeabilità selettiva utile alla separazione tra CH₄ e CO₂.
Tuttavia, non sempre questa tecnologia, per le caratteristiche composizionali o i volumi del biogas da trattare risulta essere la più valida o la più conveniente, soprattutto in presenza di alte quantità di H2S o di COV (composti organici volatili) che possono inquinare l’impianto.
Una tecnologia molto diffusa in Europa, se non la più diffusa soprattutto in ambito agricolo per la sua alta capacità di resa e di trattamento grandi quantità di H2S senza preventive unità di pretrattamento ai carboni attivi, è sicuramente il PWS, o water scrubbing.

Biogas water scrubber o lavaggio ad acqua: come funziona

Il principio generale del sistema è la dissoluzione dei gas nell’acqua.
I gas rispondono alla legge di Henry secondo la quale «a temperatura costante e a saturazione, la quantità di gas dissolta in un liquido è proporzionale alla pressione parziale che esercita questo gas sul liquido». In altri termini, è possibile dissolvere un gas dentro l’acqua aumentando la sua pressione contro la superficie d’acqua. La quantità relativa di questo gas nell’acqua ed a equilibrio, aumenta proporzionalmente con la pressione. Inoltre ogni gas possiede una costante di dissoluzione propria. Questa costante aumenta quando la temperatura diminuisce. Cosi, si dissolvono in ordine decrescente i seguenti gas : NH 3 > H 2 S > CO2 > CH 4 > O 2 > N 2 (dal più facile al più difficile).
In questo modo, raffreddando e mettendo il biogas sotto pressione, è possibile di ricavare facilmente il gas che vogliamo estrarre, NH3, H2S e CO2.

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In un’era in cui si ha urgente bisogno di fonti di energia alternative per far fronte ai rincari energetici e alla scarsità di risorse, la produzione di biogas è fortemente incentivata.

Il biogas è costituito prevalentemente da metano e anidride carbonica, frutto della fermentazione di biomasse di varia origine e prodotto in appositi impianti che sfruttano la digestione anaerobica. Le principali tipologie di biomassa utilizzabili per la produzione di energia sono residui delle operazioni di cura e potatura dei boschi, delle attività agroindustriali (scarti di frutta e ortaggi) e reflui di varia natura (industriali, civili, deiezioni animali, frazione organica dei rifiuti solidi organici).

La struttura di un impianto

Dalle biomasse si può generare energia principalmente attraverso due procedimenti: biochimico, che sfrutta la degradazione della sostanza organica da parte di enzimi e microorganismi che si formano nella biomassa in particolari condizioni, e termochimico, attraverso l’uso del calore.

All’interno di un impianto biogas, prima di procedere con il processo di fermentazione, la materia organica necessita di essere preparata in apposite aree di stoccaggio dove viene trattata per rimuovere agenti patogeni. La tipologia di pretrattamento – meccanico, per pre-riscaldamento o termico –  varia a seconda della natura della biomassa in questione.

Il materiale viene successivamente trasferito attraverso pompe e/o tubazioni nei digestori, vasche prive di ossigeno dove la biomassa viene fatta fermentare per la produzione di biogas. Durante la digestione anaerobica i gas si accumulano nella parte alta dei digestori, da dove poi verranno prelevati per le fasi successive.

Il biogas può essere stoccato all’interno degli stessi digestori o in appositi serbatoi esterni detti gasometri, strutture che richiedono l’utilizzo di cupole impermeabilizzate.

Poiché a seguito della digestione anaerobica vengono prodotti anche residui organici, questi vengono fatti confluire in apposite vasche di stoccaggio (o finali), ed usati in ambito agricolo come fertilizzante.

La funzione degli impianti biogas

Gli impianti biogas sono adibiti alla  generazione di energia alternativa a seguito della fermentazione che avviene nel digestore. Il biogas prodotto potrà poi essere utilizzato come combustibile per produrre calore e riscaldare gli edifici vicini, fornire acqua calda ad uso sanitario, per gli autoconsumi dell’impianto oppure per produrre energia elettrica da immettere nella rete nazionale.

Molti impianti biogas sono dotati di attrezzature per la trasformazione del gas in biometano, utilizzabile in sostituzione al tradizionale gas di origine fossile.

Strutture e servizi

Ogni impianto biogas necessita di un numero di vasche per le varie fasi relative alla produzione di gas naturale, inclusa quella di stoccaggio dei residui. CMA S.r.l progetta e costruisce vasche in cemento armato per lo stoccaggio dei digestati, gasometri e vasche finali da impiegare all’interno del proprio impianto biogas, con la sicurezza di adoperare una struttura di qualità ed efficiente.

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