Upgrading biometano

Ottimizzazione del processo di upgrading del biometano

Riccardo Boarelli - Pollution

Ottimizzare il processo di upgrading della società S.E.S.A. monitorando i VOC (Composti organici Volatili) nei sistemi di abbattimento a carboni attivi.

Primo Contatto con il settore con il Gruppo S.E.S.A. nel 2017
- S.E.S.A. è tra i primi e tra i principali produttori di biometano in Italia
- Richiesta di un sistema di monitoraggio on-line dei VOC al fine di capire quando sostituire i carboni attivi (CA) nei sistemi di purificazione del biogas
- Il laboratorio interno dell'azienda effettuava analisi quotidiane sui VOC, impiegando personale per il campionamento in impianto e personale per le analisi in laboratorio (tempi e costi elevati)
- Insieme al cliente abbiamo eseguito una ricerca in letteratura su analisi VOC in matrice biogas, trovando poco o nulla
- Abbiamo avanzato l'ipotesi di poter usare strumentazione di nostra produzione per andare incontro alla richiesta

Problema:

- I filtri a carboni attivi (CA) sono il metodo più diffuso per eliminare le impurezze dal biogas prima di inviarlo alla fase di upgrading a biometano. Non esiste un modo semplice per capire quando i filtri cominciano a saturare, riducendo la loro capacità di rimuovere i VOC (e non solo)

- Se i carboni attivi non rimuovono le impurezze (H2 S e VOC principalmente) dal biogas si corre il rischio di imbattersi in molti problemi. A seconda del processo di upgrading scelto, i problemi posso essere diversi.
Alcuni sistemi le rilasciano in atmosfera con intuibili problemi di ricadute odorigene, con altri possono arrivare inalterate nel biometano con problemi relativi alle specifiche di qualità. In tutti i casi comunque alterano il buon funzionamento dell'impianto

- Studi eseguiti da Hera e Italgas hanno mostrato che alcuni VOC (terpeni e chetoni, ma non solo) hanno un effetto negativo sulla odorizzabilità del biometano. Ciò ha generato nel 2018, la UNI TR 11722

- A prescindere dal sistema di upgrading selezionato, la rimozione dei VOC e il conseguente costo di dei CA rimane un problema rilevante.

Situazione della problematica dell'odorizzabilità
Nella presentazione viene pubblicato tabella e grafico e il link per la pubblicazione di Italgas al riguardo e un approfondimento sulla norma UNI TR 11722:2018

Richiesta:
Ottimizzazione dei sistemi di abbattimento delle impurezze nel biogas

Problema:
Come eseguire un'analisi efficace sui VOC in matrice biogas?

Soluzione:
Micro Gascromatografo

Risultati analitici preliminari
VOC più significativi presenti nel biogas (da analisi di laboratorio)
- Acetone quando presente, è il primo segnale di problemi all'interno del digestore anaerobico, in particolare problemi legati alla salute dei batteri
- MEK (2-butanone) particolarmente importante se il sistema di upgrading è a membrane
- Alcoli anche se abbastanza solubili in acqua, possono superare i primi sistemi di abbattimento e arrivare ai CA sempre presenti nel biogas agricolo
- Aromatici e terpeni sono i composti con la concentrazione maggiore (fino 2000 ppm) nel biogas problematici per il loro forte impatto odoroso:
- Styrene
- Benzene
- Cumene
- ? & ? pinene
- Limonene
- p-Cymene

Inficon Micro GC è stato comparato con un GC da laboratorio, dando gli stessi risultati Il cromatogramma mostra l'analisi dei VOC con concentrazioni variabili tra 10 (benzene) e 140 ppm (acetone).

La presentazione continua con disegni, grafici e approfondimenti sull'ottimizzazione del processo di upgrading:
- High flow
- Low flow

Interessante il grafico della presentazione dove si può vedere chiaramente come in poco più di due settimane il filtro si saturi e permetta il passaggio di tutti i VOC che sono nel biogas.