Discussione: Purificare il biogas

dalle informazioni ke ho raccolto fin'ora ho capito ke 450 mc di biogas corrispondono a 250 mc di metano per ottenere la stessa energia. esiste un metodo semplice per purificare il biogas?
se alimentiamo con un gas più "nobile" il motore, questo non ne godrebbe in affidabilità e durata?
inoltre si potrebbe considerare l'uso di motori più semplici ed economici, magari anke delle turbine ke seppur avendo un rendimento inferiore hanno una manutenzione inferiore.
aspettando lo stirling naturalmente...

A volte le soluzioni più funzionali per ottenere ottimi risultati nel filtraggio del syngas sono le più semplici. Soluzioni che il più delle volte si hanno sotto mano ma che, per ironia della sorte, non prendiamo mai in considerazione. Ci buttiamo quindi nell'affannosa ricerca di systemi complessi e poco pratici i quali, il più delle volte, si rivelano poco efficienti.

Accidenti a volte rimango stupita di quanto sono saggia

Ely

CITAZIONE (leptone @ 13/9/2007, 21:16)

A volte le soluzioni più funzionali per ottenere ottimi risultati nel filtraggio del syngas sono le più semplici. Soluzioni che il più delle volte si hanno sotto mano ma che, per ironia della sorte, non prendiamo mai in considerazione. Ci buttiamo quindi nell'affannosa ricerca di systemi complessi e poco pratici i quali, il più delle volte, si rivelano poco efficienti.

Accidenti a volte rimango stupita di quanto sono saggia

Ely

ma cmq non mi hai risposto.
inoltre mi riferisco al biogas da digestione anaerobica wet non da syngas da pirolisi...

vedi un pò
http://www.habitatenergy.it/cogenerazione-trattamenti.html

se poi tu volessi eliminare l'anidride carbonica (30 - 40% del gas prodotto), dovresti ricorrere ad assorbitori a base di calce idrata (dovresti riuscire ad assorbire circa 140 litri di anidride carbonica per kg di idrato di calce)

Odisseo

io separo l'anidride carbonica con carbonato/bicarbonato di potassio (processo Giammarco-Vetrocoke). Si può anche usare DEA/MDEA. Ma il mio processo è "ecofriendly": nessun prodotto da smaltire. Vale la pena? Si. La CO2 ottenuta serve per le bibite e costa più del metano, all'utente finale (al produttore? purtroppo è pagato moooolto meno!).

Io ho un dubbio sulla discussione: se io purifico il biogas avrò un volume inferiore di gas finale (corrispondente alla % di metano) che andrà ad alimentare il motore per cui aumenterò la resa ma alimenterò per meno tempo il motore a parità di materiale introdotto nel digestore. Non passo da una inefficienza ad un'altra? Per cui o progetto in partenza di riutilizzare gli scarti come dice casetti o sottodimensiono il cogeneratore o se con il cogeneratore alimento una struttura o una zona mi conviene essere sicuro di poter garantire sempre corrente (o calore o entrambe) mantenedo i passaggi tra il digestore e il cogenratore nel numero minore possibile.

Nicola, in ogni caso un sistema pefetto che non ti faccia perdere efficienze non esiste....

Ely

CITAZIONE (nicola @ 16/9/2007, 15:41)

Io ho un dubbio sulla discussione: se io purifico il biogas avrò un volume inferiore di gas finale (corrispondente alla % di metano) che andrà ad alimentare il motore per cui aumenterò la resa ma alimenterò per meno tempo il motore a parità di materiale introdotto nel digestore. Non passo da una inefficienza ad un'altra? Per cui o progetto in partenza di riutilizzare gli scarti come dice casetti o sottodimensiono il cogeneratore o se con il cogeneratore alimento una struttura o una zona mi conviene essere sicuro di poter garantire sempre corrente (o calore o entrambe) mantenedo i passaggi tra il digestore e il cogenratore nel numero minore possibile.

Scusa, non comprendo il tuo dubbio
L'anidride carbonica, cioè la grande parte del volume di gas che elimini, non brucia, non genera alcuna forza motrice o calore, anzi è controproducente
Lo stesso dicasi per l'umidità
I composti di zolfo producono inquinanti che devi comunque abbattere
Quindi, quale è il problema

Il metano depurato occupa uno spazio minore per essere immagazzinato, rispetto al biogas
Utilizzando il metano, puoi utilizzare i motori commerciali, senza il bisogno di dovere eventualmente aggiustare la carburazione

Odisseo

Il ragionamento di Odisseo è giusto. Aggiungiamo per completezza che più il gas è vicino al metano, e più ci si avvicina alle condizioni commerciali (cioè si raggiunge la potenza di targa ed anche il rendimento). Facendo qualche calcolo stechiometrico, comunque, si vede che il rapporto di diluizione, con o senza CO2, resta quasi costante! Non è una magia. Dipende dal fatto che non alimentiamo usando ossigeno puro, ma una miscela (aria) in cui c'e' soltanto il 20% ca. di ossigeno. Il resto è inerte (azoto). Se c'e' un pochino di anidride carbonica - dopo tutta quella quantità di azoto! non è grave. Attenzione! Se togliete CO2 (quando ne vale la pena) non esagerate. La CO2 è un buon antidetonante che compensa gli effetti detonanti di idrogeno. Cmq, a mio parere, c'e' più ciccia a depurare il gas dalle molecole organiche troppo grandi (bassobollenti), magari spezzandole ancora. Oppure dai TAR, che vi mangiano il motore in men che non si dica.

CITAZIONE (casetti @ 17/9/2007, 13:15)

La CO2 è un buon antidetonante che compensa gli effetti detonanti di idrogeno. Cmq, a mio parere, c'e' più ciccia a depurare il gas dalle molecole organiche troppo grandi (bassobollenti), magari spezzandole ancora. Oppure dai TAR, che vi mangiano il motore in men che non si dica.

mi potresti spiegare quest'ultima parte? cosa sono i bassobollenti e i TAR?

Bassobollenti sono i composti liquidi che - però - alle temperature e pressioni (o depressioni) del gasificatore sono allo stato gassoso. Poi condensano, magari nei punti del motore sbagliati, formando morchie o gomme o semplici intasamenti. Sono molecole organiche ad alto numero di atomi. Per esempio (ma solo per esempio!) prendi il GPL. Diventa liquido facilmente, ma altrettanto facilmente diventa gassoso.
I TAR sono dei catrami.. anche se questo è un po' inesatto. Sono più spesso miscele di carbone e acqua e qualche altro componente. Creano incrostazioni nella camera di combustione, che fanno grippare i motori o rompere le valvole. Sono composti molto instabili (dopo qualche ora vedi che si separano le particelle solide da quelle liquide). Si formano sempre nei gasificatori, a meno di usare tempi di rezione lunghissimi. Nella gasificazione flash si ottiene molto TAR, ma in questo caso si usa come un biocombustibile (gasificatori ENEA/Enel).

Considera in generale che la pirolisi generara composti volatili leggeri che poi sarebbe il gas, composti volatili pesanti che sono i tar e i residui solidi che sono i char. Nella pirolisi la velocità di riscaldamento e la temperatura finale sono i parametri che influenzano la formazione di tar. In genere si ha massima produzione di tar quando si hanno bassi tempi di permanenza, temperatura compresa tra 500 e 600 °C e alta velocità di riscaldamento. Per eliminare i tar durante la gassificazione bisogna lavorare a temperature superiori ai 1000 °C o in alternativa usare catalizzatori. Ovviamente i parametri che influenzano la formazione di tar sono anche la tipologia dell'impianto (letto fisso, letto fluido), l'agente gassificante, la biomassa etc.
Considera poi che ci sono altri prodotti indesiderati che devono essere eliminati dal gas prodotto quali H2S e NH3, diossine, NOx, SOx, etc che oltre a creare problemi in un motore creano problemi anche all'ambiente.
Per dare una definizione di bassobollenti, mi permetto di cambaire il termine in "soluzioni acquose" composte in prevalenza da acidi organici, aldeidi, chetoni, fenoli che generano correnti liquide di COD e BOD che danno tanto fastidio.
Ely

CITAZIONE (odisseo @ 16/9/2007, 19:34)

Scusa, non comprendo il tuo dubbio
L'anidride carbonica, cioè la grande parte del volume di gas che elimini, non brucia, non genera alcuna forza motrice o calore, anzi è controproducente
Lo stesso dicasi per l'umidità
I composti di zolfo producono inquinanti che devi comunque abbattere
Quindi, quale è il problema

Il metano depurato occupa uno spazio minore per essere immagazzinato, rispetto al biogas
Utilizzando il metano, puoi utilizzare i motori commerciali, senza il bisogno di dovere eventualmente aggiustare la carburazione

Odisseo

Non metto in dubbio questo, ma la sua applicazione in un normale impianto a biogas. Abbatterli ha i suoi vantaggi, certo, ma la portata del sistema diminuisce e i motori a cogenerazione sono fatti per lavorare a concetrazioni di metano inferiori al 100% e variabili. Dal mio punto di vista aumenti la qualità del combustibile ma riduci la portata e quindi il tempo di lavoro effettivo, sicuramente produci più energia ma dove la accumuli? Si dovrebbero fare due conti economici e pratici: i vantaggi della riduzione dei gas non desiderati superano i costi del sistema di abbattimento? vale la pena abbassare le ore di lavoro di un motore a cogenerazione classico se ti serve alimentare in continuo un edificio? Aumentando le strutture collegate aumenti i punti critici dell'impianto, un sistema a biogas deve essere il più semplice e funzionare con il minor impiego di manodopera e assistenza. Il principio resta sempre quello: usare materiali di scarso valore per ottenere energia. Stiamo a vedere i risultati.

CITAZIONE (leptone @ 17/9/2007, 22:39)

Considera in generale che la pirolisi generara composti volatili leggeri che poi sarebbe il gas, composti volatili pesanti che sono i tar e i residui solidi che sono i char. Nella pirolisi la velocità di riscaldamento e la temperatura finale sono i parametri che influenzano la formazione di tar. In genere si ha massima produzione di tar quando si hanno bassi tempi di permanenza, temperatura compresa tra 500 e 600 °C e alta velocità di riscaldamento. Per eliminare i tar durante la gassificazione bisogna lavorare a temperature superiori ai 1000 °C o in alternativa usare catalizzatori. Ovviamente i parametri che influenzano la formazione di tar sono anche la tipologia dell'impianto (letto fisso, letto fluido), l'agente gassificante, la biomassa etc.
Considera poi che ci sono altri prodotti indesiderati che devono essere eliminati dal gas prodotto quali H2S e NH3, diossine, NOx, SOx, etc che oltre a creare problemi in un motore creano problemi anche all'ambiente.
Per dare una definizione di bassobollenti, mi permetto di cambaire il termine in "soluzioni acquose" composte in prevalenza da acidi organici, aldeidi, chetoni, fenoli che generano correnti liquide di COD e BOD che danno tanto fastidio.
Ely

Mi pare che sei stata molto esaustiva e chiara. Molto più di me. E concordo con te. Magari converrai che quella temperatura superiore a 1000°C puoi "sistemarla" nei punti dell'impianto più utili. Ripeto un link utile. http://www.btgworld.com/technologies/tar-removal.html
giusto per avere idea di come si possa fare senza alzare tropponla temperatura nel gasificatore. Mi dirai: visto? ci vuole il catalizzatore! Risposta: la dolomite lo è...

I catalizzatori sono molto utili. Ma personalmente preferisco lavorare sulla temperatura.

Ely

ok, ma qui si sta parlando di un impianto WET.

qui si parla del pulizia del gas

CITAZIONE (leptone @ 17/9/2007, 23:34)

I catalizzatori sono molto utili. Ma personalmente preferisco lavorare sulla temperatura.

Ely

A volte però si è vincolati con la temperatura
Per alcune biomasse le cui ceneri hanno punto di fusione inferiore ai 1000°C (nei gassificatori a letto fisso) ti fai certe croste che ci vuole il martello pneumatico per romperle!

Si capita. E come ben dici pulire diventa una impresa difficile.
Curiosità.... ma che biomassa usi?

CITAZIONE (leptone @ 19/9/2007, 08:53)

Si capita. E come ben dici pulire diventa una impresa difficile.
Curiosità.... ma che biomassa usi?

sansa esausta di olive

La sansa una volta era molto utilizzata, oggi un po meno anche perchè la sua combustione emana cattivo odore ed inoltre contiene se non sbaglio una elevata quantità di acqua. Ora non conosco la normativa italiana, ma a quanto pare dopo alcune analisi fatte sui fumi sembrerebbe che le emissioni non siamo molto a norma. E se ci pensi la sansa esausta è stata sottoposta ad un precedente processo chimico.
Hai mai provato a miscelarla con altra biomassa?

Ely

CITAZIONE (leptone @ 19/9/2007, 21:46)

La sansa una volta era molto utilizzata, oggi un po meno anche perchè la sua combustione emana cattivo odore ed inoltre contiene se non sbaglio una elevata quantità di acqua. Ora non conosco la normativa italiana, ma a quanto pare dopo alcune analisi fatte sui fumi sembrerebbe che le emissioni non siamo molto a norma. E se ci pensi la sansa esausta è stata sottoposta ad un precedente processo chimico.
Hai mai provato a miscelarla con altra biomassa?

Ely

Si la combustione si...io la gassifico...non la brucio la sansa.
la sansa viene ovviamente essiccata (la sansa tal quale in uscita da un franotio ha il 40 - 50 % di acqua).
la sansa essiccata prende il nome di sansa vergine essiccata.
Poi c'è la sansa esausta (in pratica si estrae con esano l'olio residuo).
Il contenuto in esano residuo deve (per legge) essere inferiore a qualche ppm per kg di biomassa.
Il mixing con altra biomassa...beh buona idea...sto provando
ciao
V

CITAZIONE (leptone @ 18/9/2007, 21:06)

qui si parla del pulizia del gas

ma il gas di un impianto WET è diverso da quello in Pirolisi?

Di norma nei impianti di depurazione civili il biogas viene prelevato dal digestore e purificato mediante filtri a graniglia, condensatori e desolforatori.
Il depuratore per biogas serve per eliminare alcuni gas presenti nella miscela, alcuni incombustibili come l’anidride carbonica e altri con proprietà ossidanti come l’idrogeno solforato.
Il metodo utilizzato per la depurazione del biogas è quello del lavaggio con acqua e soluzione di Idrossido di sodio o più comunemente chiamato soda caustica.
La prima reazione chimica che avviene con il lavaggio di soda caustica trasforma l’anidride carbonica in carbonato di sodio e ossigeno, mentre la seconda reazione trasforma il carbonato di sodio combinato con l’idrogeno solforato in bicarbonato di sodio e in idrosolfuro di sodio.
in uscita viene inserito un filtro ceramico.

CITAZIONE (WTR @ 20/9/2007, 12:33)

CITAZIONE (leptone @ 18/9/2007, 21:06)

qui si parla del pulizia del gas

ma il gas di un impianto WET è diverso da quello in Pirolisi?

Intendi un sistema tipo "wet digestion"?
Per rispondere alla tua domanda facciamo questa considerazione:
Che si tratti di biogas prodotto da un digestore piuttosto che da un gassificatore, i componenti principali del gas sono CH4, CO, CO2, H2
Ovviamente le percentuali possono variare sensibilmente in funzione del processo utilizzato.
La pirolisi è un processo di decomposizione termochimica di materiali organici ottenuto ad alte temperature. La composizione del gas dipende molto dall'agente gassificante. Solitamente è l'aria quindi il biogas prodotto avrà una elevata percentuale di azoto (50/60%) mentre la restante parte è composta da CO 12/15%, CO2 14/17%, CH4 2/4% e H2 9/10%. Se usiamo vapore o O2 come agente gassificante la composizione varia ulteriormente.

La digestione anaerobica è un processo di conversione di tipo biochimico che avviene in assenza di ossigeno e consiste nella demolizione operata da batteri di sostanze organiche complesse contenute nella biomassa, che produce biogas costituito solitamente per il 50/70% da CH4 e per la restante parte da CO2 (+ altri che ti ho citato sopra).

Ely