Pulizia del Biogas

La vita moderna offre comodità che i nostri antenati avrebbero a malapena immaginato. Grazie alle reti di trasporto e alla tecnologia, la frutta, per esempio, non è mai fuori stagione. Così come il latte e il vino vengono pastorizzati per rimuovere organismi malsani e renderli idonei al trasporto, alla conservazione e alla vendita, il gas naturale e il biogas devono essere sottoposti a specifici regimi di pulizia e purificazione.

Perché il gas necessita di “pulizia”?

Il gas naturale viene estratto da scisti e altre formazioni di roccia sedimentaria. Ciò che emerge dai pozzi è spesso definito “gas naturale umido” perché è accompagnato da vapore acqueo e NGLs (liquidi di gas naturale). Altri elementi e composti meno graditi si uniscono al viaggio: zolfo, elio, azoto, idrogeno solforato e anidride carbonica. Tra i più problematici del mix ci sono l'idrogeno solforato (H₂S) e l'anidride carbonica (CO₂). Anche in piccole quantità l'H₂S provoca problemi di salute e respiratori in chi gli è vicino. Concentrazioni più elevate possono persino uccidere. Altrettanto grave per i fornitori di gas naturale è il fatto che l'H₂S può deteriorare il rivestimento di condotte e serbatoi di stoccaggio. L'anidride carbonica pone un problema diverso. Riduce il potere calorifico del gas, diminuendone così la qualità e l'efficienza.

I composti nocivi sono presenti nel biogas?

Il biogas, il gas naturale rinnovabile derivato dalla materia organica, non è immune alla permeazione di H₂S, CO₂ e altri gas estranei. Poiché è il prodotto finale di una serie di reazioni chimiche che avvengono in assenza di ossigeno, si potrebbe credere che il metano (CH₄) sia l'unico composto rimasto dopo il completamento della digestione anaerobica. Non è così. I batteri che decompongono i materiali organici — ad esempio letame, scarti alimentari, foglie morte, liquami — generano attività che producono altre sostanze chimiche, tra cui CO₂ e H₂S. Le fasi della digestione anaerobica producono ciascuna sostanze diverse. L'idrolisi termina con zuccheri semplici, amminoacidi e acidi grassi volatili. L'acidogenesi crea anche acidi grassi volatili, insieme ad ammoniaca, CO₂ e H₂S. L'acetogenesi produce acido acetico, idrogeno e CO₂. Infine, metano, CO₂ e acqua provengono dalla metanogenesi.

Come vengono rimossi i contaminanti?

Quando il gas naturale viene inviato all'impianto di trattamento, la pulizia del gas dal suo H₂S e CO₂ è il compito numero uno. Questi “gas acidi” vengono, il più delle volte, trattati con soluzione amminica mentre il gas naturale scorre attraverso una colonna. Derivate dall'ammoniaca, le molecole amminiche in questo liquido estraggono l'idrogeno solforato e l'anidride carbonica dal flusso di gas. Si dice che questo “addolcisca” il “gas acido”. Un altro affidabile sistema di pulizia del gas è la tecnologia a membrana. Il concetto di base è che i gas acidi fluiranno attraverso la membrana sintetica che separa i gas ad alta permeabilità, cioè i gas acidi, da quelli a bassa permeabilità — il metano. La pulizia del biogas è anche realizzabile con diverse tecniche. Un metodo molto efficace è l'uso di materiali contenenti elevate quantità di ossido di ferro: terreno allofanico, terreno bruno e sabbia nera. Far passare il flusso di gas attraverso questi materiali ha dimostrato un'eliminazione quasi completa di H₂S dal biogas.