Parallel production of methane and food grade CO2 from biogas: a case study

The interest for renewable and eco­sustainable energy is currently one of the driving forces in many fields of scientific research. The production of biomethane as a renewable energy source is one of the scenarios to reduce fossil fuel consumption, seen as the main cause of environmental pollution, greenhouse gas emissions and global warming. Unfortunately, biogas upgrading still produces the greenhouse gas CO2 as a waste product. Therefore, this work presents a case study, aimed at biogas upgrading with simultaneous purification of methane and CO2. The study was performed on a pilot plant (Tecno Project Internazionale Srl, Italy), as a model of one of Europe's largest biogas production and purification plants in Northern Italy. The full­scale anaerobic digestion plant (Montello Spa, Italy), has a digestive capacity of 400.000 ton of biomass/year and can treat 6.250 m3/hour of biogas. The objective was to evaluate the feasibility of biogas upgrading to distribution grid quality methane, via different purification steps, including CO2/CH4 separation by polymeric membranes. The innovative aspect is the further purification of CO2 from a useless by­product to a food­grade quality gas for commercial application in the food and beverage industry. The chemical purity of different process streams was analysed by a certified laboratory and was compared with the guidelines of the European Industrial Gases Association and the International Society of Beverage Technologists (EIGA /ISBT) for CO2 used in the food industry. The microbiological purity was compared with the limit values defined in the European Collaborative Action [1]. With a purity of 96.3 vol%, methane respects the purity requirement for the household network. With a purity of 98.1% before, and 99.9% after the final distillation process, CO2, proves to be chemically and microbiologically suitable for food­grade applications. References: 1. P. Carrer et al., Science of the total environment, 270 (2001) 1­3.