La lotta al cambiamento climatico, dovuto alla immissione sempre più ingente di gas ad effetto serra nell' atmosfera, ha indubbiamente rappresentato una delle sfide più ardue che la comunità internazionale ha dovuto affrontare negli ultimi anni. Già da tempo i paesi più industrializzati si sono impegnati per abbattere le emissioni di gas come l' anidride carbonica, il protossido di azoto e il metano. A livello europeo, il 23 aprile 2009 è stata emanata la Direttiva 2009/28/CE mirante a promuovere l' uso di energia prodotta da fonti energetiche rinnovabili (FER). Il "Pacchetto Clima - Energia", noto anche come "Europa 2020", pone come scopo il raggiungimento del 20% della produzione energetica da fonti rinnovabili, l' aumento del 20% dell' efficienza energetica e la riduzione delle emissioni di gas serra del 20% rispetto ai valori del 1990. Questi traguardi sono da raggiungere entro il 2020.Per quanto concerne le FER e la riduzione delle emissioni di CO2, lo sviluppo di tecnologie legate alla produzione e all' utilizzo del biogas è un elemento importante che può fornire un contributo concreto al raggiungimento degli obiettivi posti dalle istituzioni europee. Ad oggi il biogas è utilizzato prevalentemente per la combustione diretta in caldaia con produzione di energia termica, in motori a combustione interna per la produzione di energia elettrica, e soprattutto in sistemi di cogenerazione per la produzione combinata di energia termica ed elettrica.Un' alternativa che sta diventando però sempre più interessante è quella della valorizzazione del biogas. Quest' ultima prevede un processo di upgrading in un gas, il biometano, assimilabile al gas naturale e che può essere sia utilizzato per l' autotrazione che immesso nella rete di distribuzione del gas. L' introduzione del biometano prodotto nella rete nazionale, comporterebbe la massima flessibilità di utilizzo poiché renderebbe questa fonte di energia rinnovabile disponibile laddove serve e dove può essere utilizzata nel modo energeticamente più efficiente. In Italia, dove il biogas da effluenti zootecnici, matrici agricole e agroindustriali è diventato una realtà significativa, appare particolarmente interessante la prospettiva dell' upgrading del biogas per l' immissione in rete, considerato che la rete italiana del gas naturale rappresenta la rete energetica più capillare e capiente esistente in Europa. Inoltre, essendo l' Italia uno dei maggiori importatori di gas al mondo, con una dipendenza di approvvigionamento stimata intorno al 90% nel 2018 [1], il biometano contribuirebbe a compensare il progressivo esaurimento del metano estratto in Italia e ad aumentare l' indipendenza energetica.Propedeutico alla creazione di una filiera energetica legata appunto al biogas è dunque lo sviluppo di tecnologie che consentano di raffinare il biogas prodotto localmente in biometano, cioè rimuovere l' elevato contenuto di CO2 ed i contaminanti presenti. Tra le diverse tecnologie attualmente utilizzate per l' upgrading del biogas, la PSA/VSA (Pressure/Vacuum Swing Adsorption) suscita particolare interesse. I suoi punti di forza sono infatti la semplicità impiantistica, la compattezza delle apparecchiature e i costi di investimento non elevati che rendono il processo adatto anche agli impianti di piccola capacità.In questo lavoro verrà presentato uno studio sulla fattibilità dell' impiego di zeoliti naturali provenienti dagli scarti di lavorazione del tufo laziale per un sistema VSA. Saranno in particolare analizzate le prestazioni di un prototipo progettato e sviluppato dall' Istituto di Inquinamento Atmosferico del CNR di Monterotondo nell' ambito del progetto "BIO game". In primis si testerà l' efficienza di purificazione dell' unità di upgrading tramite una serie di attività sperimentali svolte presso l' Ente di Ricerca. In secondo luogo sarà formulato un modello matematico atto a simulare proprio l' impianto VSA precedentemente collaudato. L' obiettivo finale è fornire uno strumento numerico utile a migliorare e promuovere una tecnologia di upgrading del biogas in biometano realmente innovativa.
Studio numerico - sperimentale di una tecnologia innovativa di upgrading del biogas in biometano / Laura di Biagio Tesista, ; Alessandro Corsini Relatore, ; Francesco Petracchini Correlatore,. - ELETTRONICO. - (2015 Jul 15).
Studio numerico - sperimentale di una tecnologia innovativa di upgrading del biogas in biometano
2015
Abstract
La lotta al cambiamento climatico, dovuto alla immissione sempre più ingente di gas ad effetto serra nell' atmosfera, ha indubbiamente rappresentato una delle sfide più ardue che la comunità internazionale ha dovuto affrontare negli ultimi anni. Già da tempo i paesi più industrializzati si sono impegnati per abbattere le emissioni di gas come l' anidride carbonica, il protossido di azoto e il metano. A livello europeo, il 23 aprile 2009 è stata emanata la Direttiva 2009/28/CE mirante a promuovere l' uso di energia prodotta da fonti energetiche rinnovabili (FER). Il "Pacchetto Clima - Energia", noto anche come "Europa 2020", pone come scopo il raggiungimento del 20% della produzione energetica da fonti rinnovabili, l' aumento del 20% dell' efficienza energetica e la riduzione delle emissioni di gas serra del 20% rispetto ai valori del 1990. Questi traguardi sono da raggiungere entro il 2020.Per quanto concerne le FER e la riduzione delle emissioni di CO2, lo sviluppo di tecnologie legate alla produzione e all' utilizzo del biogas è un elemento importante che può fornire un contributo concreto al raggiungimento degli obiettivi posti dalle istituzioni europee. Ad oggi il biogas è utilizzato prevalentemente per la combustione diretta in caldaia con produzione di energia termica, in motori a combustione interna per la produzione di energia elettrica, e soprattutto in sistemi di cogenerazione per la produzione combinata di energia termica ed elettrica.Un' alternativa che sta diventando però sempre più interessante è quella della valorizzazione del biogas. Quest' ultima prevede un processo di upgrading in un gas, il biometano, assimilabile al gas naturale e che può essere sia utilizzato per l' autotrazione che immesso nella rete di distribuzione del gas. L' introduzione del biometano prodotto nella rete nazionale, comporterebbe la massima flessibilità di utilizzo poiché renderebbe questa fonte di energia rinnovabile disponibile laddove serve e dove può essere utilizzata nel modo energeticamente più efficiente. In Italia, dove il biogas da effluenti zootecnici, matrici agricole e agroindustriali è diventato una realtà significativa, appare particolarmente interessante la prospettiva dell' upgrading del biogas per l' immissione in rete, considerato che la rete italiana del gas naturale rappresenta la rete energetica più capillare e capiente esistente in Europa. Inoltre, essendo l' Italia uno dei maggiori importatori di gas al mondo, con una dipendenza di approvvigionamento stimata intorno al 90% nel 2018 [1], il biometano contribuirebbe a compensare il progressivo esaurimento del metano estratto in Italia e ad aumentare l' indipendenza energetica.Propedeutico alla creazione di una filiera energetica legata appunto al biogas è dunque lo sviluppo di tecnologie che consentano di raffinare il biogas prodotto localmente in biometano, cioè rimuovere l' elevato contenuto di CO2 ed i contaminanti presenti. Tra le diverse tecnologie attualmente utilizzate per l' upgrading del biogas, la PSA/VSA (Pressure/Vacuum Swing Adsorption) suscita particolare interesse. I suoi punti di forza sono infatti la semplicità impiantistica, la compattezza delle apparecchiature e i costi di investimento non elevati che rendono il processo adatto anche agli impianti di piccola capacità.In questo lavoro verrà presentato uno studio sulla fattibilità dell' impiego di zeoliti naturali provenienti dagli scarti di lavorazione del tufo laziale per un sistema VSA. Saranno in particolare analizzate le prestazioni di un prototipo progettato e sviluppato dall' Istituto di Inquinamento Atmosferico del CNR di Monterotondo nell' ambito del progetto "BIO game". In primis si testerà l' efficienza di purificazione dell' unità di upgrading tramite una serie di attività sperimentali svolte presso l' Ente di Ricerca. In secondo luogo sarà formulato un modello matematico atto a simulare proprio l' impianto VSA precedentemente collaudato. L' obiettivo finale è fornire uno strumento numerico utile a migliorare e promuovere una tecnologia di upgrading del biogas in biometano realmente innovativa.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
