Generalmente, il biogas è utilizzato nel sito di produzione per generare calore da combustione diretta o in motori a combustione interna per la (co)produzione di energia elettrica e calore. La raffinazione del biogas, è un’opzione interessante per un suo utilizzo più efficiente ed implica l’incremento del potere calorifico (rimozione della CO2) e la rimozione di impurità dannose per l’ambiente e per l’integrità delle infrastrutture e dei dispositivi di utilizzo (es. H2S). Con la raffinazione si ottiene un combustibile più pregiato, il biometano, merceologicamente equivalente al gas naturale e con caratteristiche idonee all’immissione nella rete del gas naturale e all’utilizzo nell’autotrazione.

Il biometano può così essere trasportato ed utilizzato anche in grandi impianti cogenerativi ad alta efficienza e può contribuire in modo significativo alla riduzione delle importazioni di combustibili fossili. Le tecniche di raffinazione disponibili commercialmente presentano un’elevata penalità energetica e un costo, sia di investimento che di gestione, non trascurabile. RSE ha proposto una soluzione innovativa basata su una tecnologia che impiega sorbenti costituiti da ammine supportate su solidi porosi, migliorativa dello stato dell’arte sia in termini di risparmio energetico sia di facilità di gestione.

Per la valutazione e la validazione della tecnologia RSE in condizioni reali di esercizio, nel periodo di riferimento è stata condotta una campagna di misura su un impianto pilota di piccola taglia basato sulla tecnologia sviluppata da RSE ed installato presso il Centro Biotrattamenti di Camposampiero (PD) della società ETRA. Nel periodo iniziale di esercizio, il sorbente ha confermato anche nei test in campo le prestazioni rilevate in laboratorio raggiungendo valori di capacità di cattura di 50 g di CO2 per kg di sorbente e mostrando un’efficienza di separazione del 99,9 %, rispetto all’iniziale contenuto di CO2 nella corrente di biogas.

In cicli consecutivi di assorbimento/desorbimento, tali valori sono confermati se la fase di rigenerazione del sorbente è eseguita in modo completo mantenendo per quattro ore il letto di sorbente a 85 °C e in strippaggio con un flusso di azoto pari a 1 Nm3/h. Se si riscalda il letto di sorbente sino a 75 °C, in vuoto (100mbar) e strippaggio di N2 (100 Nl/h) per un’ora, si limita il grado di rigenerazione al 75%, conseguendo una capacità di cattura di 38 g di CO2 per kg di sorbente sempre con efficienza di separazione del 99,9 %, ma si abbrevia notevolmente la durata della rigenerazione. Questi risultati convalidano integralmente l’analisi energetica condotta sulla base dei dati di laboratorio, confermando la stima della competitività industriale del processo RSE con sorbenti solidi rispetto alle tecnologie convenzionali.

L’impianto pilota è stato esercito per un periodo di circa 6 mesi durante i quali si è purtroppo riscontrato un lento, ma continuo abbassamento della capacità di cattura del sorbente che a conclusione della campagna di misura è risultata pari a circa 38 g di CO2/kg di sorbente, subendo un calo del 26% rispetto al valore di partenza di 50 g CO2/kg. Il calo di prestazioni sembra essere legato a un rilascio di ammina da parte del sorbente, ma indagini più approfondite potranno fare maggiore chiarezza sulle cause del degrado.

Parallelamente all’attività in campo, è proseguita la sperimentazione di laboratorio mirata alla preparazione di sorbenti innovativi caratterizzati da una migliore ecocompatibilità ambientale e da una più elevata stabilità. Nello specifico è stata messa a punto la sintesi di sorbenti a base dell’amminoacido basico arginina e di suoi sali, di cui a breve sarà determinata in laboratorio la capacità di cattura nei confronti della CO2. Nell’ambito del progetto UE correlato ASC2 (Amine-impregnated Alumina Solid Sorbent for CO2 Capture) finanziato dalla Commissione Europea con il Research Fund of Coal and Steel (RFCS 2013), sono state verificate le prestazioni e la stabilità all’esercizio del sorbente sviluppato all’interno del progetto.

A tale scopo è stato eseguito un test di lunga durata che ha simulato in laboratorio le condizioni di funzionamento reale di un processo di cattura post-combustione della CO2 installato su una centrale termoelettrica a carbone. Infine, con la realizzazione delle nuove quattro unità di assorbimento/desorbimento e la loro installazione sull’impianto pilota, sono state ultimate le modifiche di quest’ultimo mirate a migliorare lo scambio termico tra sorbente e vettore termico. Infine, è stato svolto il secondo anno del dottorato in “Scienze e Tecnologie Energetiche e Nucleari” con il Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano che ha come obiettivo l’ottimizzazione della tecnologia innovativa sviluppata in RSE .