Progetto
Il progetto contribuirà all’incremento della quota di energia prodotta da fonti rinnovabili in Toscana e sarà applicabile alle numerose discariche del territorio fornendo un’ulteriore tecnologia per il raggiungimento dell’obiettivo del 17% di energia da rinnovabili per l’anno 2020.
La realizzazione dell’impianto di arricchimento dei gas di discarica garantirà:
- Maggior efficienza energetica;
- Impiego originale e sostenibile delle scorie di inceneritore o di fonderia;
- Produzione di energia da fonti rinnovabili.
BI.R. risponde agli obiettivi che si pone il documento programmatico del PSR 2011-2015 circa il Distretto tecnologico dell’efficienza energetica, delle energie rinnovabili in quanto:
- è un progetto di ricerca applicativa in collaborazione con enti di ricerca;
- faciliterà un processo di innovazione industriale rendendo disponibile l’impianto descritto;
- creerà aggregazioni e svilupperà competenze professionali nel settore dell’efficienza energetica e delle energie rinnovabili.
Idea base
Il progetto BI.R è volto allo ricerca e allo sviluppo di un’innovativa linea di impianti per l’arricchimento della componente metano nel biogas di discarica per essere impiegata efficientemente (o efficacemente) in motori a combustione interna per la produzione di energia elettrica da fonti “rinnovabili”.
L’idea nasce dalla constatazione che il biogas derivante dalla degradazione biologica anaerobica di materiale biodegradabile (in discarica o in appositi reattori di digestione anaerobica industriali) è generalmente composto per circa il 50-60% in volume da metano e per il 50-40% in volume da anidride carbonica, con la presenza di acido solfidrico in concentrazioni comprese fra 50-1000 ppm. Con queste caratteristiche, dopo l’eventuale riduzione della presenza dell’acido solfidrico, il biogas viene comunemente utilizzato per alimentare motori a combustione interna per la cogenerazione di energia elettrica e termica. Quando però il contenuto di metano del biogas è troppo basso – generalmente inferiore al 39% in vol. – non è più possibile alimentarlo ai motori a combustione interna.
Per poter utilizzare biogas con queste caratteristiche in motori a combustione interna risulta quindi necessario arricchirne il contenuto di metano, rimuovendo uno dei principali composti di diluizione rappresentato dall’anidride carbonica. L’elemento innovativo che si propone per realizzare l’arricchimento in metano del biogas consiste nell’utilizzo di un processo di adsorbimento chimico dell’anidride carbonica su residui solidi ricchi di calcio – ad esempio scorie di fondo della combustione dei rifiuti, scorie di acciaieria o altri residui adatti.
Stato dell’arte
Gli ambiti applicativi interessati dal progetto sono riconducibili sostanzialmente a due aspetti del trattamento e dello smaltimento dei residui solidi: il biogas di discarica e lo smaltimento/trattamento di alcune tipologie di residui solidi industriali.
Attualmente, lo stato dell’arte per il trattamento di un biogas che non abbia le caratteristiche adatte alla combustione in motori, prevede comunque l’obbligo da parte del gestore della discarica di captarlo per poi bruciarlo in torcia in assenza di recupero energetico con il fine di trasformare il metano presente in anidride carbonica (e ridurre quindi l’impatto sull’ambiente in termini di effetto serra).
Il metodo, con cui si propone di trattare il biogas suddetto, è basato su un processo innovativo fondato sul processo chimico della carbonatazione di residui solidi. Entrambi gli aspetti della proposta risultano innovativi rispetto allo stato dell’arte dal momento che non sono esistenti tecnologie o impianti commerciali o dimostrativi che applichino il concetto della carbonatazione di residui industriali al trattamento del biogas di discarica, per i fini previsti dal progetto.
Il processo proposto per il trattamento del biogas la carbonatazione accelerata dei residui solidi è un processo che consiste nella reazione esotermica dell’anidride carbonica con i composti di calcio e magnesio contenuti in residui di alcuni processi industriali (combustione del carbone, dei rifiuti, metallurgia.)
La presente proposta si pone l’obiettivo di sfruttare la semplicità del processo di carbonatazione di residui solidi industriali per il trattamento del biogas di discarica, ma con la finalità di rimuovere parte della CO2 diluente utilizzando un quantitativo minore di residui solidi.