Biometano: cos'è e in cosa differisce dal biogas e dal gas naturale

Il biometano è biogas purificato dall'anidride carbonica e dalle impurità in modo che la sua composizione e i parametri di combustione corrispondano a quelli del gas naturale. Contiene solitamente oltre il 95% di metano (CH₄) e può essere immesso nella rete del gas, compresso come bioCNG, liquefatto in bioLNG o utilizzato localmente. A differenza del biogas grezzo, si distingue principalmente per la concentrazione di metano e l'assenza di impurità, mentre rispetto al gas naturale differisce esclusivamente per l'origine.

Biogas, biometano e gas naturale: composizione

Il biogas si genera nella camera di digestione anaerobica, dove una miscela di batteri degrada anaerobicamente la materia organica. I suoi componenti principali sono metano e anidride carbonica, oltre a vapore acqueo e tracce di acido solfidrico (H₂S), ammoniaca (NH₃), azoto, ossigeno e – a seconda dei substrati – silossani. La tabella seguente mostra gli ordini di grandezza tipici; i valori specifici dipendono dai substrati e dalle condizioni del processo.

Il potere calorifico del metano puro è di circa 9,97 kWh per 1 m³ normale (potere calorifico inferiore). Pertanto, 1 m³ di biogas con un contenuto del 55% di CH₄ ha un'energia di circa 5,5 kWh, cioè circa la metà di 1 m³ di biometano.

Perché l'upgrading è necessario

La rete del gas è progettata per un determinato intervallo di parametri: numero di Wobbe, potere calorifico, punto di rugiada dell'acqua e degli idrocarburi, nonché il contenuto di composti dello zolfo, ossigeno o idrogeno. Il biogas con un'elevata quantità di CO₂ non rientra in questi intervalli e, inoltre, contiene componenti corrosivi e che causano l'usura delle apparecchiature. L'upgrading consiste quindi in diversi passaggi:

1. Pretrattamento – rimozione di H₂S, acqua, spesso composti organici volatili e silossani.
2. Separazione del CO₂ – il vero e proprio "upgrading", realizzato ad esempio con membrane, adsorbimento (PSA), assorbimento in acqua o ammine oppure con metodo criogenico.
3. Condizionamento e compressione – essiccazione, adattamento della pressione alla rete, eventuale arricchimento con propano e odorizzazione.
4. Misurazione della qualità e della quantità – senza di esse non è possibile accettare il gas nella rete né fatturare la vendita.

Ciascuna di queste fasi viene trattata in articoli separati di questa serie.

Biometano e "gas verde"

Il termine "biometano" descrive la composizione del gas, non la sua sostenibilità. Il biometano sostenibile è quello che soddisfa i criteri della direttiva RED II (direttiva (UE) 2018/2001), ovvero, tra l'altro, proviene da materie prime ammesse e raggiunge la riduzione richiesta delle emissioni di gas serra rispetto ai combustibili fossili. Solo il soddisfacimento di questi requisiti (e la loro conferma tramite certificato) consente di conteggiare il biometano ai fini delle FER o di venderlo con un premio "verde".

Cosa si può fare con il biometano

• Immissione nella rete del gas – la soluzione logisticamente più semplice, se nelle vicinanze passa un gasdotto con adeguata capacità. Le molecole "verdi" si "dissolvono" nella rete e la loro origine è confermata dal sistema di garanzie di origine.
• Carburante per trasporti – come bioCNG (compresso, ad esempio a 200–250 bar) o bioLNG (liquefatto a una temperatura di circa −162°C). Il biometano può alimentare la stessa flotta che utilizza il gas naturale.
• Fornitura "off-grid" – in bombole o serbatoi a un utente che non ha accesso alla rete.
• Utilizzo come materia prima – tra l'altro, per la produzione di idrogeno tramite reforming o nell'industria chimica.

Scala in Europa

Secondo l'Associazione Europea del Biogas (EBA), in Europa sono già operative centinaia di impianti di biometano e la produzione cresce di anno in anno. A dicembre 2019, il mercato era concentrato principalmente in Germania, Regno Unito, Svezia, Francia, Paesi Bassi e Danimarca. In Polonia, il biometano immesso nella rete era ancora in fase di analisi e primi progetti; si stavano invece sviluppando numerosi impianti di biogas agricolo con cogenerazione, che in futuro potrebbero essere adattati per la produzione di biometano.

Principali differenze nella pratica operativa

Un impianto di biogas con motore CHP vende energia elettrica e calore, e i suoi parametri sono descritti dalla potenza elettrica e dall'efficienza. Un impianto di biometano vende gas, e i suoi indicatori chiave sono la portata (m³/h di biometano), le perdite di metano nell'upgrading e il consumo di energia propria. Cambiano anche il sistema di misurazione (cromatografo invece di soli analizzatori di biogas), la gestione (processi in pressione) e il contesto normativo – dalla concessione e dalle condizioni di allacciamento alla certificazione di sostenibilità. Per l'investitore, ciò significa un diverso profilo di ricavi, rischi diversi e competenze diverse del team, aspetti che è importante comprendere prima di avviare un progetto.

Sintesi

Il biometano è biogas "portato allo standard del gas naturale". Grazie a ciò, può sfruttare l'infrastruttura esistente – gasdotti, stazioni, motori e bruciatori – e sostituire il gas fossile senza modifiche lato utente. Il suo valore climatico è determinato dalla materia prima, dalla tecnologia (incluse le perdite di metano) e dal bilancio delle emissioni nell'intera filiera.