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Sviluppo e validazione in campo di processi di upgrading del biogas a biometano con sorbenti solidi a base di ammine o con adsorbenti fisici

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Sviluppo e validazione in campo di processi di upgrading del biogas a biometano con sorbenti solidi a base di ammine o con adsorbenti fisici

Risultati delle prove in campo condotte su un impianto pilota di piccola taglia presso un digestore anaerobico per validare in condizioni reali di esercizio una tecnologia innovativa di upgrading del biogas a biometano mediante assorbimento selettivo di anidride carbonica su un sorbente solido a base amminica e sulla zeolite MS C544.

L’upgrading del biogas a biometano è un’interessante opzione per la valorizzazione del biogas. Il biometano ottenuto dalla “raffinazione” di gas di origine biologica è un combustibile equivalente al gas naturale per composizione e potere calorifico ed è quindi idoneo all’immissione nella rete del gas o per l’utilizzo diretto come biocarburante per autotrazione. In questo contesto RSE ha proposto una tecnologia di upgrading innovativa, basata sull’utilizzo di ammine supportate su solidi porosi (sorbenti solidi) che consente di ridurre il consumo energetico del processo, mantenendo elevate prestazioni e selettività. Per la valutazione e la validazione della tecnologia RSE in condizioni di esercizio reale, è stato realizzato un impianto pilota, denominato BioMet-up, che è stato installato presso il digestore anaerobico di ETRA a Camposampiero (PD). Durante l’esercizio per un periodo di circa 6 mesi è stata purtroppo riscontrata una lenta e continua diminuzione della capacità di cattura del sorbente.

Nel periodo di riferimento si è pertanto provveduto a: i) avviare una seconda campagna sperimentale presso ETRA impiegando una nuova carica di sorbente a base di dietanolammina di fresca preparazione; ii) indagare in parallelo sulle cause del degrado mediante indagini di laboratorio sul sorbente precedentemente esercito in condizioni reali presso ETRA. La nuova campagna sperimentale ha riconfermato il degrado in esercizio del sorbente su base amminica. Le cause del degrado non sono state del tutto chiarite, ma sembrano essere imputabili alla perdita per evaporazione della fase amminica depositata sul sorbente e/o alla sua decomposizione per ossidazione a seguito di rientro di aria all’interno del reattore nel corso della rigenerazione in temperatura e vuoto. Per il degrado mostrato durante l’esercizio, il sorbente su base amminica non è stato ritenuto idoneo per un’eventuale applicazione su scala industriale nel processo di upgrading del biogas a biometano. Sono state pertanto provate altre tipologie di sorbenti solidi che potessero rappresentare una valida alternativa. Nello specifico le indagini sono state indirizzate su due distinte categorie di materiali: a) amminoacidi supportati su allumina porosa e b) adsorbenti fisici, quali zeoliti e carboni attivi. Tra i differenti materiali indagati è stata individuata una zeolite che ha evidenziato nei test di laboratorio una capacità di cattura della CO2 più che doppia rispetto al sorbente a base di ammina.

Le elevate prestazioni della zeolite sono state confermate anche in prove preliminari eseguite sull’impianto pilota esercito presso ETRA in condizioni operative reali. Di contro, nella separazione della miscela CO2/CH4 la zeolite non ha mostrato una selettività del 100% in quanto inizialmente sia la CO2 che il CH4 sono completamente trattenute dal letto di sorbente. Tuttavia, questo fenomeno è limitato ai primi minuti della fase di adsorbimento, dopo i quali solo la CO2 continua ad essere assorbita mentre il CH4 è totalmente rilasciato.

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