Gli Impianti di Biometano  sono  centrali di produzione di bio-combustibili,  di norma allacciati alla rete gas nazionale, ovvero allacciati direttamente ad una connessa stazione di distribuzione carburanti.

Il Biometano prodotto può essere liquefatto, ottenendo BioGNL, il futuristico biocombustibile per il trasporto pesante su gomma e per motori navali.

STUDIO IUDICE  ha al suo interno la divisione  energia CHEMPOWER  dedicata allo sviluppo, progettazione, direzione lavori e collaudi di impianti  per la produzione di Biometano, GNL e di prodotti derivati,  dotata di una rete di collaboratori qualificati per la ricerca dei siti e per tutti i relativi servizi,i fino alla realizzazione degli impianti con i relativi allacci alla rete gas  nazionale e per la realizzazione di stazioni di distribuzione connesse per la vendita di GNC e/o GNL.

STUDIO IUDICE  si propone come società d’ingegneria di riferimento per investitori  e per EPC.  

Investire nel settore del biometano è molto conveniente, soprattutto se il biometano prodotto viene liquefatto per la produzione di BioGNL 

L’incentivazione per la produzione di biogas e biometano come biocarburante offre significative opportunità per il territorio e l’ambiente. Consentendo di realizzare uno dei più virtuosi modelli di economia circolare.  

L’alimentazione degli impianti di Biometano proposti da STUDIO IUDICE è garantita da grandi fornitori di biomasse costituite  da scarti di agricoli, zootecnici e di macellazione, organizzati in consorzio  tecnicamente diretto dallo stesso STUDIO IUDICE.

 BIOMETANO

Il Biometano è gas metano naturale e rinnovabile, derivato dal processo di purificazione(upgrading) del biogas (miscela di metano e anidride carbonica) ottenuto dalla valorizzazione di prodotti e sottoprodotti della filiera agricola e agroindustriale. A livello normativo il biometano è definito dall’articolo 2 del DLgs 28/2011 come quel “gas ottenuto a partire da fonti rinnovabili avente caratteristiche e condizioni di utilizzo corrispondenti a quelle del gas metano ed idoneo alla immissione nella rete del gas naturale”.
Il Biometano, quindi, è gas metano prodotto dalla valorizzazione delle risorse locali e con caratteristiche del tutto analoghe a quello di derivazione fossile che normalmente viene utilizzato, ad esempio, per riscaldamento, cucina e autotrazione.

Utilizzi del biometano

Le possibili destinazioni finali del biometano sono del tutto equivalenti a quelle del gas naturale:
• stazioni di rifornimento di carburante poste più o meno nei pressi dell'impianto di produzione di biogas (la distanza è direttamente correlata allo sviluppo e alla struttura della rete di distribuzione del gas);
• cogenerazione in impianti centralizzati (ove in particolare il calore prodotto dal cogeneratore possa essere usato in maniera più efficiente);
• utenze domestiche (riscaldamento e cottura);
• utenze industriali.
È quindi evidente come in questo modo il biometano possa rappresentare un mezzo energeticamente più flessibile, e quindi più efficiente, rispetto al biogas.
La maggior efficienza energetica del biometano rispetto al biogas è ancor più significativa considerando che l'attuale produzione di biogas avviene in impianti decentralizzati, in cui spesso l'energia termica prodotta dal cogeneratore (CHP) non trova modalità efficienti di utilizzazione.

Il biometano può viceversa essere utilizzato anche in impianti di CHP centralizzati e localizzati esattamente laddove la produzione di energia termica può essere utilizzata maggiormente o completamente.

Incentivi al biometano

Attualmente la produzione del biometano viene incentivato sulla base di quanto disposto dal Dm 2 marzo 2018 "Promozione dell'uso del biometano e degli altri biocarburanti avanzati nel settore dei trasporti ".

A differenza del precedente provvedimento incentivante (Dm 5 dicembre 2013), che incentivava l'impiego del biometano per ogni uso (immissione in rete gas, cogenerazione, trasporti), il nuovo decreto del 2018 si concentra esclusivamente sul biometano avanzato e sui biocarburanti avanzati diversi dal biometano, da impiegare nel settore dei trasporti, in cui è ancora grande il deficit delle rinnovabili rispetto al target Ue 2020.

Infatti, in una prima fase l'incentivazione del biometano, prevista in attuazione del Dlgs 28/2011, è stata regolata Dm Sviluppo economico 5 dicembre 2013 con il quale è stata avviata l’incentivazione del biometano, non producendo però risultati soddisfacenti, sia in termini di investimenti effettuati che di realizzazione di nuovi impianti.

Per tal motivo, dopo una lunga fase di concertazione e di consultazione con i soggetti interessati, nel 2018 si è giunti all'emanazione del Dm Sviluppo economico 2 marzo 2018 (entrato in vigore il 20 marzo 2018).

Non essendo più in vigore quanto disposto da precedente Dm 5 dicembre 2013, per i restanti usi del biometano bisognerà attendere un successivo decreto, da emanare soltanto a seguito del raggiungimento del target delle fonti rinnovabili nei trasporti.

Con il nuovo decreto l'Italia si propone il raggiungimento di un specifico obiettivo nazionale per il biometano avanzato e gli altri biocarburanti avanzati, pari allo 0,9% al 2020 e all'1,5% a partire dal 2022; sub target all'interno del più generale obiettivo del 10% al 2020 del consumo di energie rinnovabili nel settore dei trasporti.

Ai soli fini di quanto disposto dal Dm 2 marzo 2018, il settore dei trasporti, nel caso di utilizzo di biometano, comprende anche gli usi di biometano nelle macchine agricole (articolo 57 Dlgs 285/1992), nelle unità da pesca e nei mezzi della navigazione interna.

ln dettaglio, il sistema incentivante ha un bilancio indicativo di 4,7 miliardi di euro e si applica a tutti nuovi impianti per la produzione di biometano e biocarburanti ottenuti da rifiuti, residui agricoli e alghe (e a quelli esistenti riconverti), che entrino in esercizio entro il 31 dicembre 2022. I produttori di biofuel riceveranno un premio che permetterà loro di compensare i maggiori costi di produzione e competere con i combustibili fossili nel settore dei trasporti. Il livello dell’incentivo sarà aggiornato ogni anno in base ai costi di produzione per garantire che non vi siano compensazioni eccessive. Lo schema impone comunque un limite massimo di producibilità, complessivamente incentivata, di 1,1 miliardi di metri cubi all’anno. Raggiunto tale tetto potranno beneficiare dei sussidi unicamente le strutture che avranno presentato richiesta di qualifica e che siano entrate in esercizio entro i 12 mesi successivi.

Per il biometano immesso nella rete del gas naturale e utilizzato per i trasporti, l’incentivo ha una durata di venti anni ed è emesso sotto forma di certificati di immissione in consumo (CIC) di biocarburanti. Il ritiro di quello “avanzato” verrà effettuato a un prezzo pari a quello medio ponderato con le quantità, registrato al Punto di Scambio Virtuale (PSV) nel mese di cessione, che il GME rende disponibile sul suo sito internet, ridotto del 5%. Per quello senza destinazione specifica di uso è prevista invece l’emissione di Garanzie d’Origine (GO) e l’istituzione presso il GSE di un “Registro nazionale” delle garanzie. Il regime incoraggerà gli agricoltori a produrre biometano e biocarburanti da stallatico e da altri residui derivanti dalle attività agricole e ad avvalersene per alimentare macchinari agricoli e veicoli” e “sarà finanziato dai commercianti al dettaglio di carburanti per trasporto.

Il Biogas (da digestione anaerobica delle biomasse)

Il processo di trasformazione anaerobica nella produzione del biogas è un complesso processo biologico nel quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas.

Affinché la biomassa diventi biogas, è necessaria l'azione di diversi tipi microrganismi specializzati.

Semplificando al massimo: un primo gruppo di batteri dà il via al processo di degradazione, trasformando la sostanza organica in composti intermedi, come idrogeno, acido acetico e anidride carbonica.

Un secondo gruppo di batteri, formato da microrganismi metanigeni, porta a termine il lavoro producendo il metano.

Il processo di produzione del biogas avviene all'interno di appositi "digestori", nei quali la biomassa introdotta (il cosiddetto "substrato") viene demolita in percentuali variabili tra il 40 e il 60%.

Caratteristiche e proprietà del biogas

Il biogas ricavato dal processo di digestione è composto mediamente da:

• 50-80% metano

• 15-45% anidride carbonica

• 5% altri gas (soprattutto idrogeno e azoto)

Il biogas è un combustibile gassoso rinnovabile e dotato di un buon potere calorifico.

Con un m³ di biogas è possibile produrre:

• circa 1,8-2,2 kWh di energia elettrica

• circa 2-3 kWh di energia termica

Per la produzione di calore ed elettricità con motori cogenerativi, il biogas può essere utilizzato tal quale. Per poter essere utilizzato negli autoveicoli o immesso nelle reti di distribuzione del gas, è indispensabile prevedere un processo di purificazione che innalzi al 95-98% la percentuale di metano nel biogas, aumentandone così la qualità e il potere calorifico. In questi casi si parla di "biometano" anzichè di biogas.

 I diversi processi di digestione

Ci sono tre tipi diversi di digestione anaerobica, a seconda della temperatura a cui si svolge il processo e del tipo di microrganismi coinvolti:

• Digestione psicrofila (10-25 °C)

• Digestione mesofila (circa 35 °C)

• Digestione termofila (circa 55 °C)

All'aumentare della temperatura di processo, diminuisce proporzionalmente anche il tempo necessario a decomporre la materia organica. Per questa ragione, le condizioni di esercizio ottimali si raggiungono con la digestione mesofila e termofila.

Esistono altre possibili classificazioni del processo anaerobico. La più rilevante distingue due grandi gruppi di tecniche di digestione:

• Digestione a secco (dry): la biomassa in digestione ha un contenuto di sostanza secca superiore al 20%

• Digestione a umido (wet): la biomassa in digestione ha un contenuto di sostanza secca inferiore al 10%.

Biomasse utilizzabili per la produzione di biogas

Un aspetto fondamentale del biogas è il fatto che può essere prodotto utilizzando tipologie diversissime di materiali organici liquidi e solidi, dalle deiezioni animali fino agli scarti delle aziende agro-industriali.

Ecco alcuni tipi di biomassa dai quali è possibile ricavare biogas:

• Liquame bovino

• Liquame suino

• Deiezioni avicole

• Scarti di macellazione

• Residui colturali

• Colture energetiche

• Scarti organici dell'agro-industria

• Fanghi di depurazione

• Frazione organica dei rifiuti urbani

Particolarmente interessante è la codigestione (cioè la digestione contemporanea in unico impianto) di liquami zootecnici e di colture energetiche o di altre tipologie di scarti.

Tra le colture energetiche "dedicate" alla produzione di biogas, si utilizzano in particolare:

• Mais

• Sorgo

• Triticale

Si tratta di piante appartenenti tutte alla famiglia delle graminacee, caratterizzate da buoni rendimenti colturali, dalla crescita veloce, dall'adattabilità a diversi tipi di terreno e da un'elevata percentuale di sostanza secca.

La disponibilità di biomassa

L'approvvigionamento di sostanza organica per la produzione di biogas, non solo non sottrae terreno utile per l'agricoltura, ma anzi consente un utilizzo adeguato di prodotti e sotto-prodotti di scarto.

Le potenzialità del biogas sono quindi molto elevate, dal momento che in Italia la materia prima non manca di certo, come si può vedere chiaramente nella tabella riportata di seguito.

(fonte dati: C.R.P.A.)

La trasformazione in biogas di tutta questa biomassa potrebbe produrre:

• 8 miliardi di m³ l'anno di biometano

oppure

• 25 TWh l'anno di energia elettrica (pari a circa la metà di quanto prodotto oggi in Italia da fonti rinnovabili).

La resa energetica delle diverse biomasse

Non tutte le materie prime presentano la medesime resa, in termini di biogas prodotto e quindi di energia elettrica e termica producibile da un'unità di peso.

Ad esempio, nel settore zootecnico è possibile stimare i m³ di biogas ricavabili a partire da una determinata quantità di peso vivo animale:

•0,75 m³ di biogas/giorno per un bovino di 500 kg

•0,10 m³ di biogas/giorno per un suino di 85 kg

Oppure, si possono effettuare stime sulle rese in biogas (in m³) e in energia elettrica e termica (in kWh), a partire da 1 m³ di materia prima di origine animale e vegetale, come riportato nella tabella sottostante.

Un altro parametro molto utilizzato per la stima del biogas producibile dalle diverse biomasse, è la percentuale di solidi volatili (SV), ovvero la quota di materia decomponibile rispetto a un certo quantitativo di materia prima introdotta nel digestore dell'impianto.

I solidi volatili, che rappresentano in media il 70-80% dei solidi totali, ci consentono di stimare i m³ di biogas estraibile da una tonnellata di sostanza volatile.

Utilizzi del biogas

La trasformazione del biogas in energia utile può avvenire con tre principali modalità:

1. Combustione in cogeneratori per la produzione di energia elettrica e di energia termica

2. Combustione in caldaia, per la produzione di sola energia termica

3. Trasformazione del biogas in biometano.

Produzione di elettricità e calore in cogenerazione

La combustione del biogas in un motore cogenerativo, per la produzione combinata di elettricità e calore, rappresenta in molti casi la soluzione ideale. 

La configurazione impiantistica più diffusa prevede l'abbinamento tra un motore a combustione interna, in cui l'energia meccanica viene trasformata da un generatore in energia elettrica, e un sistema di recupero del calore di scarto per la produzione di energia termica.

Le taglie dei cogeneratori, misurate in kW elettrici di potenza, dipendono ovviamente dalle dimensioni dell'impianto di digestione e dalla quantità di biomassa trattata. La maggior parte dei cogeneratori a biogas realizzati in Italia possiede potenze elettriche inferiori a 1 megawatt (1.000 kW).

Il processo di digestione, per essere efficace, necessita di determinate temperature di esercizio (di norma 30-40 °C). La cosa migliore è utilizzare, per il riscaldamento dei digestori, il calore prodotto in fase di cogenerazione.

Una quota del calore prodotto può essere proficuamente utilizzata per soddisfare eventuali fabbisogni termici aziendali, ad esempio per riscaldare gli edifici, le stalle e o per l'essicazione dei foraggi.

L'energia elettrica da biogas trova una giusta valorizzazione sia nell'autoconsumo aziendale che nella cessione alla rete. 

Gli impianti a biogas (operanti in cogenerazione o per la sola produzione di energia elettrica) fino a 500 kW di potenza possono richiedere il servizio di Scambio sul posto.

"Il servizio di Scambio sul posto", secondo la definizione di ARERA, "consiste nel realizzare una particolare forma di autoconsumo in sito, consentendo che l'energia elettrica prodotta e immessa in rete possa essere prelevata e consumata in un momento differente da quello nel quale avviene la produzione [...]."

 
Produzione di solo calore

Il biogas è un combustibile che, come il metano, può essere bruciato direttamente in caldaia per ottenere calore.

In Italia, soltanto pochi impianti di biogas producono esclusivamente calore attraverso la combustione in caldaia. Fare a meno della produzione elettrica significa rinunciare all'importante beneficio economico che deriva dalla cessione in rete dell'elettricità prodotta, allungando così i tempi di ritorno dell'investimento.

Si tratta di una scelta impiantistica che è stata adottata da alcuni grandi caseifici, in cui alla disponibilità di reflui zootecnici si accompagna la richiesta di grandi quantità di calore per la produzione casearia.

Trasformazione del biogas in biometano

Il biometano si produce sottoponendo il biogas a un processo di purificazione e upgrading, trasformandolo così in un prodotto che possiede caratteristiche e qualità analoghe a quelle del gas naturale. Dopo un'opportuna compressione e odorizzazione, il biometano prodotto può essere immesso nella rete del gas.

Impianti di Biogas

Gli impianti di biogas possono presentare diverse configurazioni impiantistiche, variabili in base alle tipologie di biomassa trattata ma anche in base all'utilizzo che si intende fare del biogas prodotto.

In particolare, stanno conoscendo una grande diffusione gli impianti di produzione di biogas da reflui zootecnici.

La digestione esclusiva di reflui suinicoli può essere realizzata in impianti semplificati e a basso costo, anche privi di un sistema di riscaldamento del substrato all'interno del digestore.

A parte il caso particolare degli impianti semplificati, normalmente si attua una co-digestione di reflui zootecnici (suini, bovini, avicoli, ecc.) con colture energetiche (mais, sorgo, ecc.) e/o scarti organici di prodotti agricoli e zootecnici e dalle relative lavorazioni e trasformazioni.

Al di fuori dell'ambito rurale e zootecnico, è possibile utilizzare il biogas da discarica, prodotto dalla decomposizione delle frazione organica dei rifiuti solidi urbani, oppure l’utilizzo diretto della frazione organica proveniente da raccolta differenziata detta “FORSU”.

Vantaggi nella realizzazione degli impianti di biometano

•  Sostituzione dei combustibili fossili, come indicato dal Piano Energetico Nazionale SEN;
•  Riduzione del deficit energetico nazionale;
•  Contributo al raggiungimento del trattato di Kyoto, con il quale l’’Italia si è impegnata a   ridurre considerevolmente le emissioni di CO2 e di altri inquinanti climalteranti;
•  Benefici occupazionali non solo diretti della realizzazione e della gestione degli impianti ma   anche indiretti per la gestione di tutta la filiera per la produzione, il trattamento ed il   
•  trasporto delle biomasse necessaria per l’alimentazione degli impianti;
•  Produzione di concimi organici biologici tramite i digestati di risulta degli impianti;
•  Valorizzazione del territorio;
•  Smaltimento di rifiuti FORSU (nel caso gli impianti fossero alimentati con questo tipo di     biomassa);
•  Abbattimento del carico inquinante e conseguente stabilizzazione della frazione solida,     specialmente se si tratta di rifiuti;
•  Eliminazione dei batteri patogeni;
•  Recupero e vendita della CO2 di risulta estratta dal processo di upgrading del biogas;
•  Agevolazioni finanziarie per la realizzazione degli impianti;
•  Incentivazione della produzione e vendita del biometano per il settore dei trasporti;
•  Convenienza economica degli investimenti, con ROI molto elevati e tempi di ritorno veloci,     compresi tra 4/5 anni.

STUDIO IUDICE : Plastico di un costruendo impianto per la produzione di 400 Smc/h di  Biometano  a Paternò