bioLNG: cos'è e quando conviene liquefare il biometano

Il bioLNG (biometano liquefatto) è biometano raffreddato a una temperatura di circa −162°C a una pressione prossima a quella atmosferica, alla quale passa allo stato liquido. Dopo la liquefazione, occupa un volume circa 600 volte inferiore rispetto allo stato gassoso, il che consente di trasportarlo con cisterne su lunghe distanze e di rifornire veicoli pesanti o navi. Chimicamente è lo stesso combustibile (principalmente metano) del gas naturale liquefatto (GNL), quindi utilizza le infrastrutture e i motori esistenti; differisce per l'origine e, di conseguenza, per l'impronta di carbonio.

Proprietà

Per confronto, il bioCNG a una pressione di 200–250 bar ha una densità energetica diverse volte inferiore rispetto al liquido criogenico; questo rappresenta il principale vantaggio del bioLNG nelle applicazioni in cui contano l'autonomia e la capacità di carico.

Perché liquefare

1. Trasporto pesante. I camion alimentati a GNL hanno un'autonomia maggiore rispetto a quelli a CNG, e il bioLNG può consentire una riduzione delle emissioni del combustibile utilizzando la stessa flotta.
2. Navigazione e industria marittima. Le navi alimentate a GNL possono utilizzare il bioLNG, il che risulta attraente per gli armatori che mirano a ridurre le emissioni.
3. Utenti non collegati alla rete. L'industria e l'agricoltura che non hanno accesso alla rete del gas possono ricevere gas liquefatto tramite cisterne.
4. Logistica su lunghe distanze. La liquefazione riduce il costo di trasporto per unità di energia.

Cosa serve per liquefare

• Purificazione accurata del gas. Il CO₂ nel metano liquido congela, quindi la sua concentrazione prima della liquefazione deve scendere a livelli dell'ordine di alcune decine di ppm; analogamente, l'acqua (sotto 1 ppm), l'H₂S e altri contaminanti. Per questo motivo, la liquefazione è spesso abbinata alla separazione criogenica del CO₂ o ad adsorbitori aggiuntivi.
• Impianto di liquefazione (micro-liquefattore) – sistema di compressori e scambiatori raffreddati con un fluido (ad esempio azoto o una miscela di idrocarburi).
• Serbatoi criogenici isolati sotto vuoto.
• Sistemi di sicurezza – ESD, rilevazione gas, protezione contro l'espansione, zone a rischio di esplosione.
• Logistica – cisterne criogeniche, braccio di carico, stazioni di rifornimento.

Energia per la liquefazione

La liquefazione richiede una quantità significativa di energia, che, su piccola scala, è stimata orientativamente in decimi di kWh per m³ di gas o intorno a 0,4–0,8 kWh per kg di bioLNG (a seconda della tecnologia, della scala e delle condizioni). Per il biometano con un contenuto energetico di circa 10 kWh/m³, ciò significa alcune–una decina di percento dell'energia del gas. Assumendo 0,6 kWh/kg: da 1 kg di LNG (13,9 kWh) consumiamo il 4,3% dell'energia, in elettricità. A ciò si aggiungono le perdite per evaporazione (boil-off) durante lo stoccaggio e il trasbordo.

Esempio di calcolo

Ipotesi: un impianto di liquefazione tratta 500 m³/h di biometano (≈ 0,72 kg/m³ → 360 kg/h), consumo energetico 0,6 kWh/kg, 8000 h/anno. Produzione: 2880 t di bioLNG all'anno; consumo di elettricità: 360 × 0,6 × 8000 = 1728 MWh/anno. Con un costo dell'elettricità ipotizzato di 600 zł/MWh, ciò equivale a circa 1,04 milioni di zł, ovvero circa 360 zł per tonnellata di bioLNG (circa 26 zł/MWh di energia del combustibile). Il valore è puramente illustrativo: i costi reali comprendono anche l'ammortamento dell'impianto di liquefazione, la purificazione del gas, la logistica e le perdite.

Quando la liquefazione è conveniente

Più frequentemente quando la catena del valore include un utente disposto a pagare un premio per il combustibile rinnovabile nei trasporti (in presenza di normative che impongono la riduzione delle emissioni) e quando il volume è stabile. Senza questi elementi, l'immissione del biometano nella rete è generalmente più semplice e conveniente. La liquefazione può essere giustificata anche quando il collegamento alla rete è impossibile o ritardato e nelle vicinanze esiste una stazione GNL o un utente industriale.

Rischi

• dipendenza da un unico utente o da normative,
• costo dell'energia elettrica e stabilità operativa dell'impianto di liquefazione,
• sicurezza e formazione del personale,
• disponibilità di flotte GNL e stazioni di rifornimento,
• variabilità dei prezzi dei combustibili concorrenti.

Sicurezza e normative

Il bioLNG è un liquido criogenico, quindi la sua gestione richiede protezione contro il congelamento, controllo della tenuta e personale formato. I serbatoi sono progettati con valvole di sicurezza e il gas evaporato (boil-off) deve avere una destinazione: ri-liquefazione, compressione o immissione in rete. Gli impianti sono soggetti a normative sugli apparecchi a pressione, protezione antincendio e zone a rischio di esplosione (ATEX), mentre il trasporto di cisterne criogeniche è regolato dalle norme sul trasporto di merci pericolose (ADR).

Sintesi

Il bioLNG è un modo per fornire gas verde dove la rete del gas non arriva e per decarbonizzare il trasporto pesante e marittimo. Richiede investimenti più elevati e attenzione nella purificazione del gas, ma offre accesso a mercati in cui il biometano dalla rete non è una soluzione sufficiente.