PRODUZIONE DI BIOMETANO DA BIOGAS TRAMITE SEPARAZIONE DI CO2 Francesco Ferella, Alessandro Puca, Fabiola Ferrante, Giampaolo Antonelli, Giuliana Taglieri, Katia Gallucci Dipartimento di Ingegneria Industriale, dell’Informazione ed Economia, Università degli Studi de L’Aquila DIGESTIONE ANAEROBICA: processo biologico, in assenza di ossigeno, attraverso il quale la materia organica è trasformata in un gas ricco di metano ed anidride carbonica ed un effluente risultante (digestato). BIOGAS: miscela di CH4 (55-80%vol), CO2 (45-20%), H2S, NH3, H2O, H2, O2, N2 (ppm). PCI = 18-25 MJ/Nm3. BATTERI: PSICROFILI: temperatura operativa 10-25°C → tempo > 30 giorni ; MESOFILI: 25-50°C → tempo = 15-30 giorni; TERMOFILI: 35-75°C → tempo = 10-15 giorni; UTILIZZO BIOGAS: combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica; combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica; combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica ed energia termica; uso per autotrazione come metano al 95%min dopo upgrading. PROCESSO DI PRODUZIONE BIOGAS DIGESTATO SOLIDO/LIQUIDO RISULTATI SPERIMENTALI PRODUTTIVITA’ BIOGAS SUBSTRATI Assorbimento fisico (acqua o solventi organici) Assorbimento chimico con soluzioni amminiche Adsorbimento con processo PSA Separazione a membrana Trattamenti criogenici TENORE BIOMETANO ≥ 95%vol. Immesso in rete di distribuzione Trasporto con cisterna (compresso a 250 bar o liquefatto a -162°C con azoto liquido a -196°C). RIMOZIONE CO2 SCHEMA IMPIANTO SPERIMENTALE PRESSURE SWING ADSORPTION (PSA) Europa: 14.563 impianti per una potenza totale di 7.857 MWel. (2013) Substrato Produttività (m3/tonn) Letame bovino naturale (88% umidità) 43 Letame bovino (94% umidità) 22 Letame suino naturale (85% umidità) 62 Letame suino (94% umidità) 25 Pollina da allevamenti per carne o per uova (75% umidità) 103 Lettiera con gli escrementi di uccello (60% umidità) 90 Insilato di mais 187 Erba fresca 185 Siero di latte (94% umidità) 36 Grano, sfarinati, pane 538 Polpa di frutta e verdura (80% umidità) 108 Polpa di barbabietola da zucchero (77% umidità) 128 Melasso 633 Scorie solide di grano (melassa) (90% umidità) 50 Scorie solide del malto (75% umidità) 138 Polpa di patate (91% umidità) 32 Grassi 1300 Materiale di scarto del macello (sangue, tessuti molli) 300 Glicerina tecnica 500 Avanzi di pesce FORSU 400-600* Fanghi di depurazione 250-350* *m3/tonn SV SEPARAZIONE: Filtro-pressa Centrifuga Separatore a vite Digestato liquido Digestato solido FERTILIZZANTE MINERALE AZOTATO Fertirrigazione Trattamento e recupero acqua AMMENDANTE Compostaggio Spandimento diretto SINTESI ZEOLITI E TESTS SPERIMENTALI 6 diverse zeoliti prodotte da materiali di scarto quali ceneri leggere di un impianto termoelettrico a carbone (India). 3 materiali commerciali testati (silica gel, carbone attivo, zeolite 13X). Tests sperimentali in reattore con biogas 53%vol CO2 / 47%vol CH4. Caratterizzazione completa delle zeoliti (XRD, XRF, SEM, BET, FT-IR). Fly ash Zeolite SEM 1000X SEM 2000X CONFRONTO Camp. A2 Zeolite 13X Silica gel Carbone attivo P = 2 bar CO2 Purezza 99.6% 86.0% 94.9% 76.9% Recupero 98.1% 97.7% 97.6% 98.2% CH4 98.0% 97.0% 97.3% 97.1% 95.2% 74.4% 85.4% 60.3% Si ringrazia la Regione Abruzzo per i fondi messi a disposizione per il finanziamento della presente ricerca con Delibera 562 del 30.06.2015 (Programma REBIOS)