Impianti biometano, funzionalità e vantaggi

La funzione degli impianti biometano è trasformare reflui zootecnici e scarti agricoli di diversa natura in biogas e, dopo un’accurata purificazione, in biometano utilizzabile come combustibile o fonte di energia pulita. L’uso del biometano in sostituzione del metano di origine fossile è una delle soluzioni che aziende e grandi gruppi oggi possono utilizzare per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione e ridurre le emissioni CO₂.
 
Vediamo ora nel dettaglio quali sono le fasi di lavorazione all’interno degli impianti biometano per arrivare al prodotto finito e quali sono i progetti più significativi che Air Liquide sta portando avanti in Italia. 

Le fasi del processo negli impianti biometano

Air Liquide ha sviluppato competenze lungo l'intera catena del valore del biometano, dalla purificazione del biogas, alla liquefazione del biometano, fino allo stoccaggio, al trasporto e alla distribuzione. 
 
Per quanto riguarda gli impianti biometano costruiti e gestiti dal Gruppo in Italia, la nostra scelta per la materia prima si concentra soprattutto sull’impiego di reflui zootecnici come letame e liquame bovino, suino e pollina. A questi aggiungiamo, quando necessario,  una parte di seconde colture, ovvero il raccolto intermedio che serve per nutrire il terreno, ma non destinato all’alimentazione.
 
Gli impianti per la produzione del biometano si basano sostanzialmente su quattro fasi di processo per ottenere un prodotto utilizzabile sul mercato:

• la digestione anaerobica delle materie prime;

• la purificazione del biogas;

• la liquefazione del biometano;

• lo stoccaggio e la vendita.

Prima fase: la digestione anaerobica negli impianti biometano

In un impianto di biometano è presente una struttura chiamata digestore in cui vengono immesse biomasse conferite da agricoltori e allevatori del territorio limitrofo. Qui, letame, liquame e scarti agricoli vengono lasciati fermentare in un ambiente riscaldato e privo di ossigeno. La materia organica di partenza si degrada generando due prodotti: il biogas grezzo e il digestato.
 
Il digestato, composto da elementi organici e minerali, viene stoccato in spazi dedicati e separato per diventare fertilizzante liquido e fertilizzante solido. Fin da questa prima fase di lavorazione emerge la circolarità che gli impianti biometano possono garantire. Pur essendo un sottoprodotto di lavorazione, il digestato viene impiegato in ambito agricolo. In questo modo, non solo i conferitori cedono liquami e letami, ma ricevono anche fertilizzanti naturali utili a ripristinare i nutrienti del suolo riducendo l’uso di sostanze fossili.
 
Il prodotto restituito dai digestori è, come anticipato, il biogas, ovvero il composto da cui viene prodotto il biometano. Per diventare a tutti gli effetti biometano, il biogas deve prima essere purificato, dunque viene inviato all’unità di upgrading dove si svolge la seconda fase del processo di produzione. 

Seconda fase: la purificazione del biogas negli impianti biometano

Il biogas è composto da tre diverse tipologie di sostanze: il metano (CH₄), l’anidride carbonica (CO₂) e impurità come l’acido solfidrico (H₂S). Per ottenere biometano nella forma più pura possibile, gli impianti di biometano prevedono un procedimento di purificazione che si divide a sua volta in tre passaggi principali.

Nella prima fase di pretrattamento, il biogas viene pulito attraverso un trattamento a base di soda e successivamente tramite carboni attivi per rimuovere gran parte delle impurità e l’acido solfidrico. Nella seconda fase avviene la rimozione di tutti gli ultimi residui di impurità e della CO₂. Negli impianti biometano di Air Liquide questo è possibile grazie a una tecnologia avanzata proprietaria del Gruppo: la Biogas Upgrading Unit, nella quale delle membrane ad elevata efficienza separano le piccole molecole di anidride carbonica dal metano.

Dopo il passaggio attraverso diversi strati di membrane, si ottiene quindi un biometano composto in grandissima parte da metano di origine naturale. Questo è pronto per l’ultima fase, ovvero la Polishing Unit. Qui, un ulteriore sistema di membrane rimuove completamente l’ultima piccola percentuale di CO₂ rimasta. Si ottiene quindi biometano con la purezza desiderata.

Terza fase del processo negli impianti biometano: la liquefazione

Gli impianti producono in prima battuta biometano allo stato gassoso. Per essere più facilmente stoccato, trasportato e venduto sul mercato dell’autotrazione, il biometano viene liquefatto. Prima di spiegare come avviene la liquefazione, occorre infatti distinguere tra bio-CNG (ovvero gas naturale compresso in forma gassosa, come quello che può alimentare i veicoli leggeri) e bio-LNG (ovvero gas naturale liquefatto, che fornisce principalmente stazioni destinate alla logistica pesante). La dicitura iniziale “bio” indica l’origine “biologica” del metano in questione, per distinguerlo dal metano di origine fossile.
 
Nella fase di liquefazione, gli impianti biometano prevedono uno scambio termico tra biometano gassoso a temperatura ambiente e azoto liquido criogenico, fornito da Air Liquide, da cui si ottiene il biometano liquido.
 
L’azoto gassificato viene successivamente utilizzato per pulire la Polishing Unit, mentre il biometano liquido prodotto dallo scambio termico è pronto per essere stoccato, trasportato e utilizzato.

Quarta fase: stoccaggio e impiego del biometano

Una volta liquefatto, il biometano è trasportato alle stazioni di rifornimento e utilizzato nell’autotrasporto. Grazie agli attuali incentivi, il bio-LNG è infatti soprattutto impiegato per rifornire camion e mezzi pesanti in un’ottica di trasporti sostenibili. 
 
L'autotrasporto non è l'unico utilizzo possibile del biometano. In quanto fonte di energia, potrebbe infatti essere impiegato in ambito industriale per la produzione termica, per combustione oppure come materia prima. 
 

Gli impianti biometano di Air Liquide in Italia

Air Liquide dispone oggi di oltre 25 impianti di biometano operativi nel mondo per una capacità produttiva annua di 1,8 TWh. E l’Italia è uno dei Paesi protagonisti. A inizio 2022, è entrata in esercizio la bioraffineria di Truccazzano. A questa, hanno fatto seguito gli impianti di Fontanella, Covo e Isso, sempre nel Nord Italia.
 
Air Liquide ha integrato competenze nella purificazione, nella liquefazione e nella vendita a quelle relative alla fase di digestione anaerobica, andando al contempo ad instaurare delle relazioni di valore con i conferitori della zona. Siamo dunque orgogliosi di affermare che le bioraffinerie di Truccazzano, Fontanella, Covo e Isso possono contribuire alla decarbonizzazione del settore dei trasporti e allo sviluppo di un’economia circolare locale, valorizzando i reflui  zootecnici e gli scarti agricoli del territorio per produrre biometano liquefatto.
 
Il contributo del biometano alla transizione energetica è testimoniato anche dalla possibilità di dotare le unità produttive di un impianto di cattura della CO₂. In questo modo, è possibile azzerare totalmente le emissioni e  impiegare la CO₂ pulita ottenuta dalla produzione di biometano all’interno dei processi produttivi industriali o alimentari: un ulteriore passaggio verso un utilizzo a 360° della materia prima. Gli impianti biometano rientrano quindi a pieno titolo tra gli investimenti che dimostrano la capacità di Air Liquide di supportare i propri clienti nel raggiungimento della carbon neutrality, fornendo soluzioni a bassa impronta carbonica, in linea con la nostra strategia di sviluppo sostenibile.
 

Gli impianti biometano di Air Liquide nel mondo

Air Liquide sta assumendo un ruolo sempre più importante nello sviluppo di impianti biometano in tutto il mondo. Le normative nazionali di molti Paesi cominciano infatti a favorire sempre più concretamente il biometano come alternativa rinnovabile al gas naturale e alle fonti fossili. Per il Gruppo, ciò significa contribuire a ridurre le emissioni di CO₂ su scala globale e favorire l’economia circolare.

Nel 2022 Air Liquide ha avviato il primo dei suoi impianti biometano in Cina, a Huai'an, nella provincia di Jiangsu. Con una capacità produttiva di 75 GWh all’anno, l’unità cinese è concepita per produrre biogas a partire dagli scarti agricoli e zootecnici delle aziende locali. L’impianto prevede poi la purificazione del biogas in biometano destinato a essere immesso nella rete cittadina per il consumo domestico e a essere impiegato per generare elettricità, sia per la stessa unità di produzione sia per la rete elettrica locale.

Proprio come gli impianti biometano italiani, anche quello di Huai’an si inserisce in un’ottica di economia circolare. Il digestato ottenuto come scarto viene, infatti, impiegato per produrre biofertilizzanti destinati all’agricoltura locale i cui rifiuti, a loro volta, diventano materia prima per produrre biometano.

Negli ultimi anni, Air Liquide si è inoltre impegnata nell’avvio di importanti impianti biometano anche negli Stati Uniti. Nel 2023 è diventata operativa a Rockford, Illinois, la più grande unità di produzione di biometano al mondo.

L’obiettivo dell’unità di Rockford, dotata di una capacità produttiva di 380 GWh all’anno, è produrre biometano da biogas proveniente dal trattamento dei rifiuti solidi per decarbonizzare industrie e trasporti di Stati Uniti e Canada.

Impianti biometano: la nostra collaborazione con il WWF

Nel 2024 Air Liquide ha compiuto un ulteriore passo verso la produzione sostenibile di biometano: in collaborazione con esperti del settore e il WWF Francia, il Gruppo ha redatto una documentazione interna che si impegna a quantificare e monitorare i propri progressi per sviluppare impianti biometano sempre più sostenibili, andando oltre le normative attuali.

Il metodo per valutare la sostenibilità degli impianti biometano e dei processi adottati delineato nel documento si basa su quattro elementi fondamentali:

• contribuire alla transizione energetica massimizzando l’efficienza degli impianti biometano e impiegando energie rinnovabili per il loro funzionamento;  

• promuovere buone pratiche agricole, riducendo la dipendenza dai fertilizzanti chimici e incoraggiando la diversificazione delle colture;

• valorizzare l’economia circolare, riducendo la competizione tra cibo e mangimi, e favorendo la scelta di materie prime locali e la diffusione del digestato;

• preservare la biodiversità e prevenire i rischi ambientali sostenendo agricoltori e stakeholder nell’adottare elevati standard in materia di sicurezza e impatto su suolo, acqua e aria.

Questo progetto, incentrato sugli impianti biometano, si inserisce nelle numerose azioni promosse dal Gruppo per fare la propria parte nello sviluppo di un futuro sostenibile.