Analisi di sostenibilità energetica di tecnologie per la produzione di biometano = Energy sustainability analysis of biomethane production technologies

Nell’ultimo decennio si è potuto osservare, su scala mondiale, un netto aumento di impianti di upgrading di biogas, specie in Europa. Tutto ciò si è verificato grazie all’esigenza di trovare una fonte di energia alternativa rispetto a quella ottenuta dai combustibili fossili, volta ad un maggior rispetto verso l’ambiente circostante attraverso una minore emissione di gas serra. Molto diffuso è diventato quindi il concetto di biometano, fonte di energia ottenuta direttamente tramite trattamenti di upgrading effettuati sul biogas, prodotto a sua volta da impianti di digestione anaerobica, alimentati, in genere, da scarti di macellazione e deiezioni bovine. Attualmente le tecnologie in grado di produrre biometano sono varie, anche se alcune sono ancora in fase di sviluppo poiché, per l’immissione di questo gas nella rete, devono essere rispettati determinati standard di purezza che non tutti i processi presenti sul mercato sono in grado di garantire. Tra le tecnologie più efficienti, si annoverano sicuramente quelle caratterizzate da assorbimento fisico (come il lavaggio con acqua o solventi organici ad alta pressione), quelle ad assorbimento chimico (come il lavaggio con le ammine o con solventi inorganici), quelle ad adsorbimento a pressione oscillante (il sistema PSA, in cui si utilizzano colonne riempite con zeoliti) e infine quelle utilizzanti un sistema gas permeation (come la tecnologia a membrana). Altre, come la tecnologia criogenica e quella ad ultrasuoni, sono ancora in fase di sviluppo. L’obiettivo principale, in tutti questi processi, è il medesimo: ottenere la maggiore concentrazione possibile di metano dal biogas attraverso un’eliminazione dell’anidride carbonica e di altri inquinanti minori. Talvolta, prima che avvenga il trattamento di upgrading sono necessari trattamenti preliminari sul biogas, al fine di eliminare altre sostanze, come ad esempio l’acido solfidrico, che possono ridurre nettamente l’efficienza di produzione di biometano a valle. Si può dire che, in generale, non c’è una tecnologia nettamente migliore delle altre: la prevalenza dell’una rispetto all’altra dipende fortemente da fattori come ad esempio il contesto locale. Esse si differenziano tra loro mediante diversi parametri di processo: lavorano infatti a temperature e a pressioni variabili e ciascuna è caratterizzata da consumi di energia elettrica e/o termica specifici; differenti sono anche le apparecchiature e le materie prime utilizzate all’interno del processo globale. Tutto ciò si riflette sui costi economici ed energetici dei diversi processi. A parte il contesto economico, questo lavoro di tesi nasce dall’esigenza di analizzare e confrontare tra loro le tre tecnologie più prestanti e diffuse sul mercato (lavaggio con acqua, lavaggio con ammine e PSA), al fine di poter stabilire la più efficiente dal punto di vista energetico e quindi caratterizzata da una maggiore sostenibilità. Tutto ciò viene valutato tramite il calcolo di fattori come l’ESI (Energy sustainability index) e l’EROI (Energy return of investment) in cui, per ciascuna tecnologia presa in esame, si considerano tutti i flussi di energia diretta ed indiretta coinvolti.