Gassificazione del Biogas

Il cambiamento climatico e i crescenti problemi di gestione dei rifiuti si combinano per rendere il biogas una fonte di energia vantaggiosa e persino necessaria. In primo luogo, la combustione del biogas — a differenza delle fonti di combustibili fossili incorporate in profondità nella terra — non introduce ulteriore anidride carbonica (CO₂) nell'atmosfera, poiché le sue origini, o substrato, possiedono carbonio già estratto dall'atmosfera. Inoltre, il biogas deriva da substrati che sono, per la maggior parte, interrati in discariche o altrimenti scartati: scarti e sottoprodotti alimentari; letame e deiezioni animali; fanghi e acque reflue; e vegetazione in decomposizione. Ma come si trasformano queste sostanze indesiderabili in energia?

Gassificazione del biogas

Sia che si utilizzino combustibili fossili o materia organica più ecologica — come nel caso del biogas — i produttori di energia cercano di estrarre gas per la combustione. Nelle centrali elettriche, questa combustione stimola l'energia meccanica che, una volta magnetizzata, viene convertita in elettricità. La gassificazione è stata la forza trainante della Rivoluzione Industriale e del successivo slancio verso la modernità. Eppure, collegare una sostanza geologica o biologica a gas incendiari implica una serie di reazioni chimiche specifiche. Nel caso del petrolio o del carbone, il materiale di alimentazione viene riscaldato a oltre 650 gradi Celsius, mentre l'ossigeno e il vapore sono attentamente calibrati in modo che la combustione non avvenga. Il gas rilasciato da questa transazione è chiamato gas di sintesi — syngas, in breve. Questo gas contiene sia CO₂ che monossido di carbonio (CO), oltre a azoto (N₂) e idrogeno (H₂). Può essere acceso a una temperatura superiore rispetto al carbone o al petrolio non gassificati.

Biogas, biomassa e produzione di energia

In senso stretto, i materiali organici che originano il biogas possono essere considerati biomassa. Tuttavia, propriamente intesa, la biomassa viene bruciata per produrre energia, mentre il substrato che dà origine al biogas subisce un lungo ordine di reazioni noto come digestione anaerobica. Qui l'ossigeno è del tutto assente e questa assenza permette a particolari batteri di agire sui materiali organici. Questo lavoro, nel corso di molti giorni, porta al rilascio di CO₂, metano (CH₄) e una serie di altri composti a minor contenuto. Come indicato, la biomassa viene gassificata per mezzo — almeno in parte — dell'ossigeno. Al contrario, il biogas può solo derivare da un processo privo di ossigeno. Inoltre, la biomassa viene generalmente coltivata allo scopo di produrre combustibile e energia alternativi; il biogas proviene in gran parte da sostanze organiche che altrimenti verrebbero scartate.

Contaminanti gassosi

I gas derivanti dalla combustione del biogas includono effluenti nocivi e particolati come catrame, metalli alcalini, composti di cloro e azoto. Il biogas grezzo, da parte sua, è spesso contaminato da idrogeno solforato, silossani e altre sostanze chimiche corrosive. A seconda della destinazione finale del biogas o della biomassa gassificata, la pulizia deve essere eseguita secondo uno o più regimi: lavaggio con acqua, assorbimento amminico, adsorbimento su carboni attivi, filtri a letto di carbone e scrubber a bio-olio.