Misura dell'umidità nel biometano

Qualità del gas, affidabilità del sistema e conformità alle tariffe

La domanda globale di biogas e biometano crescerà in modo significativo nei prossimi anni, rappresentando tra il 12% e il 20% del mercato energetico totale entro il 2040, secondo una recente analisi dell'Agenzia Internazionale dell'Energia (AIE). Il World Energy Outlook dell'AIE afferma che questi gas possono contribuire a "decarbonizzare parti del sistema energetico", "sostituire l'uso tradizionale della biomassa", "facilitare l'ascesa dell'eolico e del solare" e aiutare le comunità a "rispettare gli impegni in materia di energia pulita".

Anche se attualmente esiste un significativo differenziale di costo di produzione tra il biometano e il gas naturale e, di fatto, tra il biometano e l'energia eolica e solare, questa situazione è destinata a cambiare nel prossimo futuro. Negli ultimi anni si è registrato un aumento significativo del numero di impianti di produzione di biometano e i costi di capitale e di esercizio degli impianti di biometano sono diventati più competitivi. E, cosa forse ancora più importante, le decisioni politiche nazionali e gli impegni internazionali in materia di clima stanno creando un contesto più favorevole per prendere decisioni commerciali sullo sviluppo di nuovi impianti.

Monitoraggio del contenuto di umidità durante la produzione di biometano

Il biogas viene prodotto dalla materia organica attraverso un processo di digestione anaerobica. Il biogas viene generalmente prodotto in biodigestori o in discariche e impianti di trattamento delle acque reflue e fognarie utilizzando sistemi di recupero del gas. Le materie prime includono rifiuti animali e vegetali, rifiuti urbani e fanghi di depurazione. In ogni caso, il biogas contiene un'alta concentrazione di vapore acqueo, circa il 2%, più una miscela di metano, anidride carbonica e tracce di altri gas; la concentrazione di metano varia dal 45% al 75%, a seconda della materia prima e del metodo di digestione.

Per creare biometano, il biogas deve essere migliorato facendolo passare sotto pressione attraverso una serie di unità a membrana polimerica semipermeabile ad alta efficienza. Queste separano il metano come retentato, che non può passare attraverso i pori della membrana, dall'anidride carbonica come permeato, che passa attraverso i pori insieme ad altri gas in tracce. Il biometano deve avere una concentrazione di metano superiore al 96% per poter essere immesso nelle reti nazionali di distribuzione del gas. Altre tecniche di separazione, meno comuni, utilizzano solventi selettivi con additivi specializzati, scrubbing ad acqua o adsorbimento a pressione.

Sebbene ogni processo di separazione sia diverso, tutti hanno bisogno che il biogas e il prodotto finale biometano abbiano un contenuto di umidità il più basso possibile. Ad esempio, nel processo a membrana, il biogas passa in sequenza attraverso un essiccatore di disidratazione - di solito un sistema a refrigerazione o a essiccazione - seguito da uno scrubber, un filtro a carbone attivo e un compressore, prima di entrare nel separatore a membrana. Un attento monitoraggio e controllo del contenuto di umidità consente di ridurre al minimo il consumo energetico di essiccatori e deumidificatori, di ridurre i costi di manutenzione e di prolungare potenzialmente la vita operativa dei materiali essiccanti.

Allo stesso modo, il controllo del contenuto di umidità in tracce del biometano è fondamentale prima che venga iniettato nelle reti di distribuzione del gas a valle, per eliminare il pericolo di corrosione o di formazione di ghiaccio alle alte pressioni di trasmissione del gas. La corrosione accelerata può essere un problema particolare se la condensa si combina con altri contaminanti, come l'anidride carbonica o l'idrogeno solforato; ciò può portare alla formazione di composti acidi che aggravano gli effetti della corrosione nelle apparecchiature a valle.

Per proteggere le reti di distribuzione esistono quindi specifiche commerciali vincolanti che controllano i livelli accettabili di umidità in tracce, spesso con clausole di penalizzazione in caso di superamento di tali limiti. Sebbene non esista attualmente uno standard comune paneuropeo che regoli l'iniezione di biometano nelle reti nazionali, la maggior parte dei Paesi richiede che il punto di rugiada dell'umidità sia monitorato da analizzatori online. Al di là di questo, le singole nazioni applicano criteri diversi. Ad esempio, in Francia e in Italia il punto di rugiada alla pressione di processo deve essere inferiore a -5 °C, mentre nel Regno Unito deve essere inferiore a -10 °C.

Tecnologie di misura dell'umidità di traccia

L'analizzatore di nuova generazione Advanced Quartz Crystal Microbalance QMA601 di Michell Instruments è progettato per fornire una misurazione affidabile, veloce e accurata del contenuto di umidità in tracce nel biometano e nel gas naturale. L'analizzatore utilizza una nuova generazione di oscillatori a cristallo di precisione, garantendo una misurazione altamente accurata e completamente insensibile alle variazioni della composizione del gas di fondo. Il QMA601 è in grado di offrire affidabilità, semplicità e costi di gestione notevolmente ridotti, grazie alla fidata e comprovata tecnologia a cristalli di quarzo.

Un approccio alternativo consiste nell'utilizzare i sensori di dew-point in ceramica ad ossido metallico Easidew di Michell Instruments. Questi strumenti, semplici ed economici, sono già installati in gran numero negli impianti di biometano di tutto il mondo. Ogni sensore Easidew utilizza la misura del vapore acqueo come base per calcolare la temperatura precisa del punto di rugiada e offre alti livelli di accuratezza e ripetibilità in un'unità compatta e facile da installare e mantenere.

Tutti i sensori del punto di rugiada di Michell Instruments sono supportati da un'eccellente assistenza tecnica e possono essere forniti come parte di un servizio di scambio e calibrazione dei sensori, per garantire che il vostro processo di produzione di biometano funzioni senza interruzioni.

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Fonte:

Rapporto IEA sul biogas