Tecnologia

Biogas: un circolo virtuoso

Tra le diverse fonti di energia rinnovabile, il biogas , più di tutte le altre rinnovabili, ha molteplici effetti positivi che si ripercuotono su tutto il sistema che circonda e si interfaccia con l’impianto.
Il biogas è una miscela di gas metano e anidride carbonica prodotta dalla fermentazione di matrici organiche in assenza di ossigeno, definita digestione anaerobica.

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Un processo spontaneo e
naturale

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Quando questa risorsa viene inserita nel ciclo produttivo di un’azienda, sia essa agricola, zootecnica, agroindustriale, ne aumenta la capacità di implementare il suo ciclo produttivo in totale sostenibilità da un punto di vista ambientale ma anche economico.

L’utilizzo di effluenti zootecnici riduce le emissioni di metano e ammoniaca, l’utilizzo della doppia coltura riduce la lisciviazione dell’azoto e dei nutrienti nei corpi idrici sotterranei e superficiali, lo sfruttamento della frazione organica dei rifiuti solidi urbani incentiva la raccolta differenziata, riduce i costi di smaltimento, e diminuisce l’impatto ambientale legato alla gestione dei rifiuti.
La produzione di fertilizzanti naturali utilizzando i residui del processo di digestione anaerobica diminuisce l’impatto ambientale degli stessi sul terreno. Infine, la raffinazione del biogas in biometano permette l’uso in autotrazione, riducendo il consumo di carburanti fossili.

Qualsiasi azienda, sia essa agricola o industriale, può scegliere di:

  • Diventare indipendente dal punto di vista energetico, producendo energia elettrica in autoconsumo
  • Contribuire concretamente all’affermazione di una politica energetica sostenibile, generando energia pulita per la comunità
  • Minimizzare i costi di gestione dei rifiuti del proprio processo produttivo.

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Tecnologia Sebigas

In un impianto biogas i substrati organici più comunemente utilizzati sono scarti agricoli, deiezioni animali, scarti di macellazione, colture energetiche, fanghi di depurazione, residui agro-industriali e rifiuti organici.

Sebigas ha sviluppato tecnologie specifiche che si adattano perfettamente alle caratteristiche delle matrici, sfruttando il totale del potenziale metanigeno.

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Soluzioni integrate per
soddisfare le più svariate
esigenze del mercato

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CSTR – Continuous-flow Stirred Tank Reactor

La tecnologia sviluppata da SEBIGAS per la digestione anaerobica è detta CSTR (Continuous-flow Stirred Tank Reactor), basata su un flusso semi-continuo di biomassa fresca in ingresso in digestori a temperatura controllata e miscelati, e di un output chiamato digestato.

L’impianto con i relativi flussi di materia può essere schematizzato nel modo seguente:

  • I substrati organici sono caricati mediante una prevasca e/o un caricatore, a seconda del tipo di biomassa, nei digestori primari;
  • Il digestore primario è quello alimentato direttamente con la materia fresca ed è costituito da una soletta in calcestruzzo per ottimizzare la miscelazione al suo interno;
  • La digestione anaerobica continua all’interno del digestore secondario, vasca con gasometro per assicurare un volume di stoccaggio al biogas prodotto;
  • Il biogas può essere usato per produrre energia elettrica e termica attraverso un cogeneratore oppure può essere purificato
per separare la CO2, da destinare alle industrie chimiche e alimentari, dal biometano;

  • Il digestato in uscita può essere distribuito nei campi come fertilizzante, sia tal quale sia separato in frazione solida e liquida oppure può subire post-trattamenti finalizzati al recupero della parte residua organica (compostaggio) e allo scarico in corpo idrico superficiale (depurazione).
Vantaggi della tecnologia sebigas
  • Tecnologia flessibile in grado di gestire al meglio ogni tipo di biomassa a disposizione;
  • Manutenzione semplice e ottimizzata al fine di non avere fermi impianto;
  • Disponibilità di impianto massimizzata grazie a equipaggiamenti e materiali di alta qualità;
  • Ottimo sistema di miscelazione, frutto di uno studio fluidodinamico in collaborazione con l’Università di Bologna;
  • Autoconsumi ridotti grazie all’ottimizzazione del tempo di funzionamento di mixer e pompe ad opera del sistema di controllo.
CLBR – Covered Lagoon Bio Reactor

La tecnologia CLBR – Covered Lagoon Bioreactor, basata su reattori a lagoni coperti con recupero del gas prodotto, è una soluzione specifica offerta da SEBIGAS adatta per il trattamento di rifiuti agro-industriali organici liquidi, semi-liquidi e solidi selezionati quali scarti di lavorazione dello zucchero e dell’etanolo, effluenti del trattamento dell’olio di palma (POME), acque residuali della tapioca, liquami suini e altri.

Vantaggi della tecnologia sebigas
  • Tecnologia semplice ed economica
  • Volumi di digestione elevati che garantiscono stabilità al processo biologico e alle variazioni di carico organico
  • Elevato grado di affidabilità rispetto a processi waste-to-energy alternativi
  • Possibilità di applicare questa tecnologia a lagoni già esistenti

Cogenerazione (chp)

e purificazione biometano (upgrading)

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sistemi completi di cogenerazione,
per la produzione di energia
elettrica oppure sistemi di
purificazione del biogas per la
produzione di biometano

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Per convertire il biogas prodotto in energia, SEBIGAS fornisce un completo sistema di cogenerazione in container, composto da un motore endotermico e un alternatore. Il sistema è anche corredato da un sistema di recupero calore per la produzione di energia termica. Inoltre, per aumentare l’efficienza energetica dell’impianto, è possibile recuperare energia dai gas di scarico attraverso l’installazione di un modulo ORC (Organic Rankine Cycle).

Il biogas prodotto dalla digestione anaerobica può essere anche trattato in un sistema di upgrading per la rimozione della CO2; il biometano ottenuto alla fine del processo è chimicamente molto simile al gas naturale e può quindi essere immesso in rete, utilizzato per l’autotrazione, per usi industriali o per la cogenerazione ad alto rendimento.

Vi sono diverse tipologie di upgrading:
Lavaggio ad acqua sotto pressione ad assorbimento rigenerativo
Il principio su cui si basa questa tecnologia è la maggiore solubilità della CO2 in acqua rispetto al gas metano. In questo procedimento il biogas grezzo fluisce in una colonna di trattamento in controcorrente con un flusso liquido. La colonna contiene materiale plastico per aumentare le superfici di contatto tra fase gassosa e fase liquida. All’uscita dalla colonna si avrà una fase liquida arricchita in CO2 e una fase gassosa costituita principalmente da CH4. Oltre alla CO2 il processo può rimuovere H2S (acido solfidrico) e NH3 (ammoniaca).
Assorbimento chimico
Si usano soluzioni di potassio carbonato. La CO2 è assorbita nella fase liquida e reagisce chimicamente con il carbonato presente. Successivamente il solvente legato alla CO2 si rigenera tramite riscaldamento. Se è presente anche H2S nel biogas di partenza, anch’esso si legherà al solvente e serviranno quindi temperature più elevate per la rigenerazione. Il consumo elettrico è inferiore alle altre tecnologie grazie alle basse pressioni in gioco, tuttavia è necessario un consumo termico per la rigenerazione del solvente.
Assorbimento a pressione oscillante
Per l’assorbimento si utilizzano materiali porosi quali carboni attivi, gel di silice, allumina, MOF (Metal Organic Framework) e zeoliti. In un adsorbitore si adsorbono i sottoprodotti gassosi (CO2 e tracce di altri gas contenuti nel biogas), nell’altro si disadsorbono mediante aumento di temperatura e lavaggio con un gas inerte.
Separazione con membrane
Il fenomeno che regola la separazione della CO2 dal metano è la differenza di pressione. CO2, O2, H2O e H2S sono rimossi dal biogas grezzo tramite permeazione selettiva attraverso una membrana a fibra cava. Il vantaggio principale di questa tecnologia è la semplicità di gestione che aumenta il rapporto costi/benefici. Inoltre si lavora ad alte pressioni che limitano la successiva fase di compressione prima dell’immissione nella rete di distribuzione.
SEBIGAS sceglie la tecnologia da adottare in base alla taglia dell’impianto, al grado di purezza del biometano che si vuole ottenere e ai costi di CAPEX e OPEX.

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