L'intervento di Efisio Scano (Sardegna Ricerche) in occasione dell'evento "L'economia del biometano - Vincoli e opportunità nel contesto regionale alla luce del recente decreto" che si è svolto il 5 luglio 2019 a Cagliari.

1. L'economia del biometano
Vincoli e opportunità nel contesto regionale alla luce del recente decreto
Efisio A. Scano
Il biometano: Caratteristiche, Produzione e Potenzialità
Cagliari, 5 luglio 2019

2. Biometano (prEN16723-2:2014)
“gas che comprende principalmente metano, ottenuto sia dall’upgrading di biogas che dalla metanazione di
biosyngas”.
Il biometano è definito dall’art 2 del Dlgs 28/2011 come "gas ottenuto a partire da fonti rinnovabili avente caratteristiche
e condizioni di utilizzo corrispondenti a quelle del gas Metano e idoneo all’immissione nella rete del gas naturale".
Il biometano
Gas Naturale Liquefatto (Norma UNI EN ISO 16903:2015)
“fluido criogenico incolore e inodore allo stato liquido a pressione normale composto principalmente da Metano e che può
contenere in minore quantità Etano, Propano, Butano, Azoto o altri componenti che si trovano normalmente nel gas
naturale”.
La stessa definizione si può estendere in linea di massima al Biometano liquefatto (BioGnl).

3. Il biometano
2,00%
45,00%
52,00%
1,00%
H2O CO2 CH4 Altre impurità
Pulizia 45,92%
53,06%
1,02%
CO2 CH4 Altre impurità
H2O , polveri, H2S, NH3, Silossani
98,00%
2,00%
CH4 Altre impurità
CO2
CO2, O2, N2
Biogas
Biometano
H2O CO2 CH4
CH4
CH4

4. Tecnologie di upgrading convenzionali
Assorbimento con pressione oscillante
Fonte: Elaborazione da Biogas to Biomethane, United
Nations Industrial Development Organization, 2017.
Biometano
Biogas Gas esausto
Carbone attivo
Zeoliti
Setacci molecolari
=CH4 =CO2

5. Tecnologie di upgrading convenzionali
Lavaggio
Colonna Colonna Colonna
di lavaggio di Flash di Stripping
Soluzione : Acqua
Solventi organici
Ammine
Soluzioni caustiche
Fonte: Elaborazione da Biogas to Biomethane,
United Nations Industrial Development
Organization, 2017.
Biogas
Sol+ CO2
Gas esausto
Aria
Sol
Flash gas
Biometano

6. Tecnologie di upgrading convenzionali
Separazione con membrane
Fonte: Elaborazione da Biogas to Biomethane, United
Nations Industrial Development Organization, 2017.
Biogas Biometano
Gas esausto

7. Tecnologie di upgrading convenzionali
Separazione criogenica
Punto critico
Temperatura criticaTemperatura
PressionecriticaPressione
Solido Liquido
Gas
Punto Triplo
La tecnologia di separazione si basa sulla differenza nella
temperatura di condensazione tra diversi gas. L’operazione
di distillazione è condotta in genere a -170°C e 80 bar per
liquefare la CO2.

8. Confronto tra le tecnologie di upgrading
Vantaggi Svantaggi Recupero del CH4
Assorbimento con pressione oscillante Processo consolidato
Non richiede calore per la rigenerazione
0,15-0,35 kWel/m3 biogas
Perdite CH4 fino al 4 %
96-98%
Lavaggio con acqua Processo consolidato
Semplicità di processo
Costo molto basso del solvente
0,23-0,33 kWel/m3 biogas
Perdite CH4 fino al 2,5%
Pressioni 4-10 bar
96-98%
Lavaggio fisico Elevata solubilità e carico del liquido di
lavaggio
Piccole dimensioni richieste agli impianti
0,10-0,30 kWel/m3 biogas
Perdite CH4 fino al 4%
Pressioni 4-10 bar
Energia necessaria per la rigenerazione
Trattamento del solvente organico
96-98%
Lavaggio chimico 0,06-0,17 kWel/m3 biogas
Alta selettività
Perdite CH4 fino allo 0,1%
0,40-0,80 kWth/m3 biogas
Trattamento del solvente organico 96-99%
Separazione con membrane Piccole portate
Modularità
0,10-0,33 kWel/m3 biogas
Perdite CH4 fino al 2%
Alti costi delle membrane
96-98%
Separazione criogenica Elevata purezza del metano
Agevole riciclo della CO2
Costi elevati
Consumi elevati di energia
97-98 %

9. Frequenza di Impiego delle Tecnologie di
upgrading convenzionali
Fonte: European Biogas Association Rapporto statistico 2016
18,0%
41,0%7,0%
25,0%
8,0%
1,0%
Assorbimento con pressione oscillante
Lavaggio con acqua
Lavaggio fisico
Lavaggio chimico
Separazione con membrane
Separazione criogenica

10. Tecnologie di upgrading emergenti
Metodi chemioautotrofici
Metodi fotoautotrofici
Upgrading in situ
Upgrading ex situ
Upgrading ibrido
Metodi fermentativi
Metodi microbici elettrochimici
4H2 + CO2 CH4 +H2O
Reazioni catalizzate da microalghe
Produzione di liquidi ad elevato valore (acetati, etanolo,
butanolo)
Generazione catodica dell’Idrogeno e successiva reazione di
upgrading

11. Tecnologie di upgrading biologiche
H2 da FER
Biogas
Biometano
Biometano
Biogas
Biogas
H2
H2
H2
Biogas parzialmente purificato
Biometano
Processo ex situ
Processo in situ
Processo ibrido
Fonte: Angelidaki et al., 2018

12. Processo ex situ
Potenza elettrica
1 MW
corrispondenti a
H2 200 Nm3/h
CO2 50 Nm3/h
Impianto con potenza 1 MWel
CH4 50 Nm3/h
500 kW
Calore~300 kW
Impianto Copenhagen

13. Il biometano può essere ottenuto dal biogas prodotto dalla
trasformazione di residui agroindustriali e colture dedicate.
Gasometro
Propano Odorizzanti
Digestato
Cogenerazione
Upgrading a
Biometano
Rete del gas
Uso agricolo
Cogenerazione
Utenze domestiche
Utenze industriali
Gas per i trasportiLa catena del valore del biometano

14. La catena del valore del biometano liquefatto
Digestato
Cogenerazione
Pretrattamento e
Upgrading Criogenico
Uso agricolo
Rete del gas
naturale
Utenze industriali
BioGNL per la mobilità
BioGNL
CO2
Utilizzo Industriale
e/o agricolo

15. Il biometano può
essere prodotto anche
da biomasse legnose
costituite da alberi e
residui forestali.
Il biometano- La produzione
Fonte: The GoBiGas Project demonstration of
the production of Biomethane via Gasification
Technical report , Dicembre 2018.
1. Gasificatore
2. Combustore
3. Ciclone
4. Camera post combustione
5. Raffreddatore gas
6. Filtro per il gas
7. Torre di lavaggio
8. Letti adsorbenti
9. Gas di combustione
10. Tramogge a doppia chiusura
11. Compressore
12. Idrogenazione olefine
13. Lavaggio H2S
14. Guardia
15. Reattore gas d’acqua
16. Pre-metanazione
17. Lavaggio CO2
18. Metanazione
19. Essiccatori

16. Il biometano – La produzione
Attualmente la gran parte del biometano è prodotta mediante l’upgrading del biogas derivante dagli impianti di
digestione anaerobica e tutti gli impianti presenti nel mondo adottano questa tecnologia.
Si stima che gli impianti di gasificazione termica possano assumere la maturità commerciale intorno al 2050.
Le potenzialità della gasificazione termica sono state testate su scala dimostrativa mediante il progetto GoBiGas
sviluppato in Svezia con una capacità di produzione di 20 MW di metano e un’efficienza di conversione delle biomasse
in biometano dell’ordine del 70%.
L’obiettivo era quello di giungere alla commercializzazione di impianti da 100 MW.
I costi di produzione sono stati valutati in circa 56 €/MWh per un impianto da 200 MW
Fonte: The GoBiGas Project demonstration of the production of Biomethane via Gasification Technical report, Dicembre 2018.

17. Il biometano
Gli impianti e la produzione in Europa
187
232
282
367
456
497
540
0
100
200
300
400
500
600
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Numerodegliimpianti
Anno
Impianti Biometano in Europa
0,08
0,23
0,93
1,16
1,23
1,73
1,94
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
ProduzionediBiometano(Gigametri
cubi/anno)
Anno
Produzione di Biometano in Europa
Fonte: Elaborazione European Biogas Association, Statistical report 2018.

18. Biometano
La dimensione degli impianti in Europa
Fonte: Prussi et al., Review of Technologies
for biomethane production and assessment
of EU Transport share in 2030.
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
AT CH DE DK ES FI FR HU IS IT LU NL NO SE SK UK
Capacità Produttiva
m3/h biometano

19. Biometano
Gli impianti e la produzione in Italia
Impianto cantine Caviro
12.000.000 Nm3/anno di Biometano
Alimentato con reflui delle attività di distillazione e
della filiera agroindustriale del territorio.
Protocollo di intesa per il reimpiego della CO2.
Upgrading con processo a membrane.
Impianto AIMAG
3.080.000 Nm3/anno di Biometano
Alimentato con 50.000 t di rifiuto organico
trattato.
Immissione nella rete di distribuzione del gas.
Upgrading mediante assorbimento con
pressione oscillante.

20. Biometano
Gli impianti e la produzione in Italia
Impianto Hera ambiente
7.500.000 Nm3/anno di Biometano
Alimentato con 100.000 t di rifiuti organici da
raccolta differenziata e 35.000 t di scarti verdi e
potature.
Upgrading mediante lavaggio con acqua
pressurizzata.
Impianto Montello Industria del recupero e del
riciclo
32.000.000 Nm3/anno di Biometano
Alimentato con 600.000 t di rifiuti organici da
raccolta differenziata.
Riciclo di 38.000 t di CO2 liquida.

21. Biometano – I costi di produzione
Fonte: Elaborazione da NAVIGANT Gas for
climate –The optimal role for gas in a net-zero
emissions energy system, Marzo 2019.
I costi attuali di produzione del biometano dipendono fortemente dal tipo di materia prima impiegata negli impianti di
digestione anaerobica:
Colture dedicate 0,85€/Nm3
Biomasse residuali 0,66 €/Nm3
Le previsioni dei costi di produzione al 2050 indicano invece
costi di produzione pari a circa 0,54 €/Nm3
Attuali
2050

22. Biometano – I costi di produzione
Fonte: Elaborazione da NAVIGANT Gas for
climate –The optimal role for gas in a net-zero
emissions energy system, Marzo 2019.
I costi attuali di produzione del biometano da gasificazione termica dipendono fondamentalmente da:
 Ottimizzazione dei processi
 Dimensioni degli impianti
 Pulizia del syngas
 Catalizzatori più performanti
Le previsioni dei costi di produzione al 2050 indicano invece
costi di produzione pari a circa 0,47 €/Nm3
Attuali 0,88 €/Nm3
2050

23. Biometano – Tendenze futureBiometano – Tendenze future
Position Paper COP 21 2015
Il Position Paper per lo sviluppo della filiera del biometano italiano del 2012 ha introdotto il concetto di biometano
"fatto bene" con l’obiettivo di razionalizzare l’uso del suolo e di individuare biomasse non in competizione con le
produzioni alimentari e foraggere.
 Secondi raccolti
 Colture marginali
 Sottoprodotti agricoli
 Effluenti zootecnici
 Residui agroindustriali
 Frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU)
Il principio fondamentale è quello di alimentare i digestori
anaerobici con materiali sostenibili, ovvero:

24. Biometano – Potenziale da digestione
anaerobica di singole materie prime
0 50 100 150 200 250 300 350
Reflui caseari
Fanghi di depurazione
Liquami bovini
Liquami suini
Residui di distilleria-vinacce
Letame di bovini
Sorgo
Trebbie di birreria
Bietole da zucchero
Residui organici da raccolta differenziata
Pollina
Insilato d'erba
Insilato di mais
Grasso di separazione
Grano
Biometano m3/t materia prima fresca

25. Potenziale del Biometano " Fatto bene "
in Italia
0
1
2
3
4
5
6
7
8
2010 2015 2020 2025 2030
0,57
1,34 1,68 2,02
2,69
0,13
0,86
2,52
3,48
5,31
BiometanoGm3/a
Anno
Biometano da biomasse di
integrazione
Biometano da primo
raccolto

26. Le biomasse derivate dalle attività agricole e industriali (biomasse residuali) possono fornire un enorme contributo
al settore del biometano in Sardegna.
Potenziale del Biogas*
Tipologia Ind. Casearia
Scarti di
macellazione FORSU Reflui
Scarti colt.
Carciofo
Scarti Colt.
Pomodoro
Colture
Dedicate Totale
MW Inst. 1,42 0,37 4,96 111,07 14,02 4,42 21,13 157,38
Potenziale del biometano " Fatto
bene " in Sardegna
Ipotizzando una percentuale di Metano del biogas pari al 50% si avrebbe una disponibilità teorica di circa
135.200.000 m3 ai quali andrebbero sommati altri 30.000.000 di m3 ottenibili con gli impianti esistenti.
Si tenga presente che il fabbisogno di Metano per la Sardegna è stato stimato in un intervallo compreso tra 535.000.000
m3 (consumo base) e 960.000.000 m3 (sviluppo intenso).**
Nel piano energetico regionale, in modo prudenziale, è stata ipotizzata una produzione potenziale di biogas pari a
260.000.00 di m3.
* Fonte : Studio delle potenzialità energetiche delle biomasse RAS 2013; ** PEARS agosto 2016.

27. Potenziale del biometano da biogas in
Sardegna
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
Potenza
installabile
MW
Produzione
di biogas
MNm3
Produzione
di biometano
MNm3
Quota %
rispetto al
fabbisogno
base di
Metano
Quota %
rispetto al
fabbisogno
sviluppo di
Metano
17,80
71,20
37,02
6,92
4,66
136,20
283,40
147,37
27,55
18,56
157,80
327,35
170,22
31,82
21,44
Colture dedicate
Biomasse residuali
Biomasse globali

28. Biometano – Tendenze future
95 miliardi di metri cubi
62 miliardi di metri cubi
upgrading biogas
33 miliardi di metri cubi
gasificazione termica
Fonte: NAVIGANT Gas for climate –The optimal role for gas in a net-zero emissions energy system, Marzo 2019.

29. CH4
Il Laboratorio Biocombustibili e BiomasseIl Laboratorio Biocombustibili e Biomasse
CO2 H2
Serbatoio
dei
nutrienti
Reattore a
colonna di
bolle
Serbatoio
soluzione
acida
Serbatoio di
scarico
Coltura di
batteri
metanigeni
termofili
Unità di
supervisione
controllo
Sistema di
metanazione
biologica

30. Il Laboratorio Biocombustibili e Biomasse
S1
S2
S3
Sistema per
upgrading
del biogas
Dal serbatoio
del biogas
R1
R2
R3

31. Il biometano:
è un vettore energetico impiegabile senza dovere eseguire alcuna modifica delle infrastrutture e delle
apparecchiature usate per il gas naturale;
risulta decisamente importante per lo sviluppo di un territorio perché è una fonte di energia rinnovabile e
sostenibile;
si integra perfettamente con le filiere agroindustriali riducendo l’impatto ambientale dei residui;
è indispensabile per lo sviluppo di sistemi agricoli evoluti;
consente flessibilità e programmabilità nella produzione di energia;
è di notevole utilità per la generazione distribuita di energia e le reti energetiche intelligenti.
Conclusioni

32. Grazie per l’attenzione !