Dal Biogas al Biometano

Tecno Project Industriale
Impianti di Biogas upgrading
per la produzione di Biometano e CO2
Biomethane – September 2015
Nome presentazione - Ottobre 2013
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Company
TECNO PROJECT INDUSTRIALE è
un'azienda del Gruppo SIAD (con sede a
Curno – BG) che da oltre 25 anni fornisce
tecnologie e impianti per il mercato dei
Gas Tecnici e l’industria del Beverage.
Specializzata nel trattamento e nella
purificazione dei gas – Biogas, Biometano,
anidride carbonica, aria compressa , azoto,
idrogeno, protossido di azoto e altri – TPI
ha sviluppato e introdotto, per prima sul
mercato, diverse innovazioni tecnologiche
che ora sono riconosciute come standard
industriali nel settore della CO2.
Compressione, purificazione,
deossidazione, produzione e recupero di
gas sono i settori in cui TPI ha sviluppato
la sua tecnologia e consolidato il proprio
know-how.
Gli impianti di TPI vengono spesso forniti
TPI - Tecno Project Industriale
“chiavi in mano”; sono collaudati in officina,
via Enrico Fermi, 40
simulando le reali condizioni operative alla
24035 Curno (BG) - Italy
presenza del cliente finale.
+39 035 4551811
Più di 600 impianti prodotti da TPI sono
+39 035 4551895
tuttora in servizio praticamente in tutti i
[email protected]
Paesi del mondo.
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Biomethane
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Plants Distribution
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Applications
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Biogas Upgrading
Trasformare il Biogas in BIOMETANO
Cosa è il BIOGAS
Cosa è il BIOMETANO
Il biogas è una miscela di diversi gas naturali, per la maggior parte metano (5560% CH4) e anidride carbonica (40-45% CO2), originato dalla fermentazione di
residui organici in assenza di ossigeno (digestione anaerobica).
Le sorgenti di biogas sono numerose e molto diversificate: scarti dell’industria
agricola, resti animali o vegetali, liquami zootecnici ma anche rifiuti organici urbani
(FORSU). Dato che questi ultimi costituiscono circa il 30-40% del totale dei rifiuti
smaltiti nelle discariche, sono evidenti i potenziali vantaggi che deriverebbero
dallo sfruttamento a fini energetici del processo di digestione.
A questo scopo sono state progettate diverse tecnologie che permettono la
formazione di biogas dai rifiuti organici, tramite l’introduzione di batteri in apposite
aree chiuse (dette “fermentatori”, “reattori” o “digestori”).
Il Biogas è, quindi, una risorsa economica preziosissima poiché consente di
smaltire e trasformare i rifiuti in una versatile fonte di energia (il Biometano).
Dal punto di vista della salvaguardia ambientale, la produzione di biogas presenta
poi due ulteriori vantaggi: da un lato, durante il processo di fermentazione non si
produce “nuova” anidride carbonica, ma si accelera semplicemente il ritorno
nell’atmosfera di CO2 che può essere poi riassorbita dalle piante ricominciando il
ciclo e dall’altro la combustione impedisce la diffusione nell’atmosfera del metano,
che ha un effetto serra molto più alto della CO2.
Il termine biometano si riferisce a un biogas che ha subito un processo di
raffinazione (detto upgrading) per arrivare ad una concentrazione di metano
superiore al 95%.
I campi di utilizzo del biometano vanno dalla combustione nelle caldaie, alla
generazione di energia elettrica, oltre che all’alimentazione dei veicoli.
Gli impianti di autoproduzione del Biometano offrono, quindi, una nuova
interessantissima occasione per la valorizzazione delle biomasse agricole e, allo
stesso tempo, una reale opportunità per lla diminuzione dell’impatto ambientale.
La percentuale di metano contenuta nel biogas, dipende sia dalla materia prima
impiegata sia dalla tecnologia di conversione utilizzata. In generale i reflui
fognari, il liquame e il letame tendono a produrre meno gas del rifiuto di origine
alimentare. I digestori più semplici che trattano reflui fognari possono produrre
100 m cubi di metano per tonnellata di refluo, laddove impianti centralizzati più
sofisticati che trattano svariati tipi di rifiuti possono generare circa 300 m cubi di
metano per tonnellata di rifiuto trattato. Oltre al biogas, il processo produce un
residuo finale composto da una frazione solida e da una liquida. Questo
sottoprodotto può essere utilizzato a determinate condizioni come fertilizzante
organico per terreno.
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Tecnologie di Biogas Upgrading
Il Biogas è una risorsa preziosissima poiché consente di trasformare i rifiuti in una versatile fonte di energia,
riducendo così la nostra dipendenza globale dai combustibili fossili.
Inoltre la produzione in proprio del Biometano offre una nuova interessantissima occasione per la valorizzazione
delle biomasse agricole ed, allo stesso tempo, una reale opportunità per l’aumento del reddito delle imprese.
Tecno Project Industriale e il Gruppo SIAD sono in grado di fornire impianti di Biogas Upgrading per la produzione
di Biometano e Anidride Carbonica utilizzando diverse tecnologie a seconda delle specifiche del cliente finale.
Upgrading
Rete Gas Naturale
Biogas
Biometano
Autotrazione
Liquefazione
Anidride
Carbonica
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Biomethane
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Stoccaggio CH4 liquido
Purificazione
Food Grade CO2
industria Bevande
Liquefazione
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Tecnologie di Biogas Upgrading
Sistemi di
lavaggio ad acqua
Assorbimento con
solventi selettivi
Adsorbenti solidi
PSA
Separazione con
membrane















 Processo in alta pressione
 Elevata selettività
 Purezza del CH4 regolabile

Processo in alta pressione
Bassa selettività
Limitata purezza del Biometano
Consumo energetico
paragonabile agli altri sistemi
più efficienti
Non permette il recupero della
CO2
Processo in bassa pressione
Elevata selettività
Alta purezza del Biometano
Modesto consumo elettrico
Richiede energia termica
Permette il recupero della CO2

Processo in alta pressione
Bassa selettività
Alta purezza del Biometano
Consumo energetico elevato
Non permette il recupero della
CO2
Problemi di affidabilità di alcuni
componenti meccanici
(con più stadi di membrane)
 Consumo energetico medio
 Permette il recupero della CO2
 Tecnologia recente ma
affidabile
 Processo semplice e pulito
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Applications
Biogas Upgrading con solvente
Recupero CO2
HPSM module
HPSM module
HPSM module
Biogas Upgrading con membrane
Compressori Biogas
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Compressori Biometano
Essiccatori Biometano
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Biogas Upgrading
Capacità produttiva: da 50 Sm3/h a 1000 Sm3/h

Pressione di mandata: da 10 a 30 bar

bassi consumi elettrici

Esecuzione: Ex Zone 1-2, T2, T3, ATEX
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HPSM module

HPSM module
Il trattamento del Biogas attraverso la separazione del metano (CH4)
dall’anidride carbonica (CO2) con membrane polimeriche ad altissima
selettività è una soluzione tecnica innovativa ma già largamente testata su
scala industriale, in Italia ed all’estero, con significative portate di Biogas e
rendimenti elevati.
TPI ha sviluppato e industrializzato la tecnologia HPSM per i suoi impianti
di raffinazione del Biogas grezzo (che contiene un 55-70% di metano, un
30-45% di anidride carbonica, oltre a tracce di zolfo, azoto e ossigeno)
ottenendo livelli di purezza del metano nell’ordine del 98% ed una
efficienza di recupero superiore al 99%, che lo rendono quindi adatto ai
più svariati usi come il metano di rete.
A lato: Un impianto HPSM per la raffinazione del Biogas in Biometano
HPSM module
HPSM-Separazione con Membrane
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Biogas Upgrading
Diagramma di flusso HPSM – Processo a 3 stadi con Recupero CO2
Membranes
Stage 1
59,79
40,00
0,00
0,10
0,11
Natural Gas GRID
Biogas
Compressor
Package
BIOGAS
1000 Nm3/h
1,0 bar a
CH4
CO2
N2
O2
H2O
Membranes
Stage 2
BIOMETHANE
602 Nm3/h
26,0 bar a
%
%
%
%
%
CH4
CO2
N2
O2
H2O
98,69
1,21
0,00
0,10
0,00
24 bar
CNG System
%
%
%
%
%
CO2
Removal
LNG System
VENT
Possible Recovery (option)
Membranes
Stage 3
CO2 Recovery System
CO2
CH4
CO2 Distillation System
Liquid CO2 99,99%
CH4
CO2
N2
O2
H2O
0,77
99,02
0,00
0,10
0,11
Cryogenic
Storage Tank
%
%
%
%
%
397 Nm3/h
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Biomethane–
September 2015
CO2 ~ 750 kg/h
Biogas Upgrading
Solvente Selettivo
Per la produzione di Biometano attraverso la raffinazione del Biogas, TPI è
in grado di utilizzare diverse tecnologie.
Di particolare interesse sono gli impianti di Upgrading attraverso
l’assorbimento della CO2 in un solvente selettivo e in bassa pressione.
E’, questa, una tecnologia che TPI conosce particolarmente bene
realizzando anche impianti per la produzione di CO2 Food Grade da miscele
di gas contenenti anidride carbonica.
La tecnologia di TPI si basa su un solvente appositamente sviluppato,
ecologico ed a bassissima dispersione.
La raffinazione del Biometano attraverso la rimozione della CO2 è un
processo molto semplice e non richiede alcun pre-trattamento di
desolforazione o deidratazione. Questa tecnologia messa a punto da TPI
consente di ottenere una concentrazione di metano molto elevata (superiore
al 99%), con una consumo energetico ridotto ed una trascurabile
degradazione del solvente.
La capacità produttiva degli impianti TPI va da 500 Sm3/h a 5000 Sm3/h.
A fianco: la versione containerizzata di un impianto per il Biogas Upgrading
attraverso il processo di assorbimento con solventi selettivi.
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Biogas Upgrading
Recupero della CO2
Un ulteriore vantaggio
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Un prezioso sottoprodotto del processo di
trattamento del Biogas è la CO2, che, non essendo
combustibile, va separata dal Biometano perché ne
abbassa il potere calorifico.
Gli impianti TPI di Biogas Upgrading prevedono una
sezione per il recupero dell’anidride carbonica (anche
questa con efficienze del 99%), per il suo utilizzo in
ambito industriale essendo la CO2 prodotta Food
Grade secondo la normativa EIGA / ISBT.
Tale sezione si compone di una parte di
compressione, di una sezione di essiccamento e
purificazione, di una sezione di liquefazione e di un
serbatoio criogenico per lo stoccaggio dell’anidride
carbonica liquida.
A fianco: la sezione di recupero della CO2
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Biogas & Biomethane Treatment Units
Compressori per Biogas e Biometano
TPI vanta una significativa esperienza anche nella produzione di skid di compressione del Biogas
e del Biometano per portate a partire da 50 Sm3/h. L'unità di compressione del Biogas tratta il gas
grezzo (quindi prima della rimozione della CO2); può essere un compressore lubrificato oppure a
secco in esecuzione speciale per questo tipo di applicazione.
L'unità di compressione del Biometano funziona invece con gas puliti (quindi dopo la rimozione di
H2S e di CO2); è basata su un compressore, monostadio o bistadio, con pistoni e anelli di tenuta
adeguatamente progettati per un servizio continuo.
Le unità di compressione comprendono, se richiesto, anche la sezione di essiccamento per
refrigerazione.
Sotto: un gruppo di compressione del Biogas e un gruppo di compressione del Biometano
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Essiccatori per
Biometano
Analogamente ai già collaudati
sistemi di essiccamento per il
metano di rete, installati in Italia
ed in molte altre nazioni, a valle
di compressori di costruttori
diversi, TPI produce anche una
innovativa serie di essiccatori per
Biometano.
SI tratta di essiccatori ad
allumina/setacci molecolari che
consentono di essiccare a fondo
il Biometano raggiungendo i più
bassi livelli di umidità residua.
A lato: Un gruppo ad allumina
per
l’essiccazione
del
Biometano
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BIOGAS upgrading e recupero CO2
Cliente: Gas Company
Stabilimento: Nord Africa
Anno: 2014
Sorgente: Biogas + Fermentazione
Capacità produttiva: 400 Sm3/h di Biometano
1000 kg/h di CO2
LEGENDA
1 - assorbitore del biogas
2 - skid di strippaggio del biogas
3 - skid con le 4 torri di lavaggio della CO2
4 - filtro a carboni
5 - nr. 2 skid di compressione della CO2
6 - sistema combinato di essiccazione-purificazione della CO2
7 - skid di refrigerazione
8 - skid di liquefazione della CO2
9 - torre di raffreddamento
10 - armadio elettrico d comando e controllo
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CO2 Division
Grazie per l’attenzione
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