Il progetto GoBioM ha perseguito l’ottimizzazione tecnologica della filiera regionale/nazionale del biometano, per il superamento delle sue principali criticità, che sono: • la carenza di tecnologia italiana nell’upgrading (raffinazione) del biogas a biometano, • la necessità di utilizzare le biomasse residue locali e l’esigenza di inserire ed integrare gli impianti di biometano nel concetto più ampio di bioraffineria per la valorizzazione di scarti/sottoprodotti organici. Il progetto, cofinanziato dai Fondi europei Por Fesr 2014-20 della Regione Emilia-Romagna, è stato coordinato da CRPA Lab con quattro laboratori della Rete Alta Tecnologia dell’Emilia- Romagna: CIRI-EA dell’Università di Bologna, LEAP-Laboratorio Energia ed Ambiente Piacenza, LEA (Laboratorio Enea per l'Ambiente), Terra&AcquaTech. Sette imprese affiancano i cinque centri di ricerca.
Impianto per l’upgrading di biogas a biometano
Il progetto ha ottenuto i seguenti risultati: • l’ottimizzazione della tecnologia di upgrading con membrane del biogas a biometano; • l’individuazione e la definizione della filiera di fornitura dell’alimento (biomassa residuale) agli impianti di biometano (consultabile online); • l’ottimizzazione del processo di digestione anaerobica sviluppando protocolli analitici per la caratterizzazione delle biomasse e il controllo del processo e un pretrattamento delle biomasse basato sulla cavitazione idrodinamica e l’idrolisi controllata; • la valorizzazione della CO2 separata dal CH4 per la coltivazione di alghe su scala industriale; • l’analisi della sostenibilità ambientale, sociale e tecnico-economica della filiera del biometano, che ha fatto emergere come l’utilizzo di biometano gassoso in autovetture (come alternativa ai combustibili fossili) permette di ridurre le emissioni complessive di gas a effetto serra fino al 60% se il biometano è prodotto da un mix di effluenti zootecnici e sottoprodotti agro-industriali. Le imprese hanno avuto un ruolo importante nello svolgimento del progetto, mettendo a disposizione sia un prototipo per l’upgrading del biogas a biometano, che un prototipo di bioreattore per la crescita algale utilizzando la CO2 residua dai processi di purificazione del gas.
GoBioM ha dato un contributo innovativo a: • ridurre la dipendenza dalle fonti fossili, sviluppando nuove tecnologie bioenergetiche sostenibili; • creare competenze specialistiche in un settore della green economy ad alto potenziale di crescita; • creare opportunità di produzione ed esportazione di prodotti qualificati a favore dell’internazionalizzazione delle imprese.
Le azioni sviluppate nel progetto hanno reso possibile lo sviluppo di nuovi metodi analitici, la caratterizzazione di substrati tramite la tecnologia NIR, la messa a punto di tecnologie per il pretrattamento di biomasse, la messa a punto della tecnologia di upgrading a membrane del biogas a biometano. E’ stato inoltre testato e validato l’uso della CO2 residua, dai processi di purificazione del biogas, per la crescita algale.
Schema delle azioni del progetto GoBioM
Tecnologia di upgrading a membrane
Il progetto ha testato la tecnologia di upgrading a membrana. Un prototipo a membrane, messo a disposizione dall’impresa Biometano Estense, è stato installato presso l'impianto di biogas di un’azienda agricola. Il biogas prodotto dalla digestione anaerobica di effluenti suini e bovini e di sottoprodotti vegetali è stato captato prima dell’ingresso al cogeneratore. Il prototipo lavora grazie ad un compressore che convoglia il biogas in due serie di membrane che, per effetto sterico, separano le molecole di CH4 e CO2. Il sistema è stato testato a diverse pressioni di esercizio, rilevando la qualità sia del biometano prodotto che dell’off -gas di risulta. Una volta messo a punto il sistema, sono state svolte misure certificate sulla qualità del biometano prodotto. Le prove, con due stadi di separazione, hanno fornito valori di qualità del biometano in linea con la normativa tecnica (UNI-TR 115737-2016) e quindi idonei all’immissione nella rete del gas naturale e/o come biocarburante per i veicoli. Le prove di crescita algale utilizzando la CO2 proveniente dalla purificazione del biogas, ha confermato che può essere usata per la crescita di microalghe. La caratterizzazione della biomassa algale non ha rilevato differenze significative nel contenuto cellulare tra le due condizioni di crescita rispetto alle condizioni standard di produzione algale con CO2 tecnica.
CRPA Lab, LEAP, CIRI-EA, T&A, LEA, Biometano Estense, System Gas, Idromeccanica, Micoperi Blue Growth, CPL Concordia, SABAR, CLARA
I test con il sistema a membrane per la purificazione del gas, ha permesso alla ditta costruttrice di mettere a punto la tecnologia per un prossimo posizionamento sul mercato. L’utilizzo di CO2 residua dall’upgrading del biogas, per la crescita algale ha evidenziato condizioni di sostenibilità economica, venendo meno le spese necessarie per il rifornimento di CO2 tecnica.
Il gruppo di lavoro con il prototipo di upgrading del biogas a biometano