Cos'è il biogas?

Il biogas, più comunemente conosciuto come biometano, è un combustibile rinnovabile costruito attraverso la scomposizione della materia organica (come letame animale, rifiuti urbani, materiale vegetale, rifiuti alimentari o liquami) da parte di batteri in un ambiente privo di ossigeno attraverso un processo chiamato digestione anaerobica. I sistemi di biogas usano la digestione anaerobica per riutilizzare questi materiali organici, convertendoli in biogas, che consiste sia di energia (gas), sia di preziosi prodotti del suolo (liquidi e solidi). Può essere usato per molte funzioni diverse; queste includono il carburante per veicoli e per il riscaldamento e la generazione di elettricità.

In quali industrie si usa il biogas?

Il biogas può essere prodotto attraverso il processo di combustione per produrre solo calore. Quando viene bruciato, un metro cubo di biogas produce circa 2,0/2,5 kWh di energia termica, fornendo agli edifici vicini il calore generato. Il calore inutilizzato viene respinto e, a meno che non venga riscaldato e convertito in acqua calda attraverso una rete locale di tubature nelle case vicine, viene sprecato. Questo concetto di riscaldare l'acqua e trasferirla alle case come parte del riscaldamento centrale è popolare in alcuni paesi scandinavi.

Il biogas è ammissibile per il sostegno nell'ambito della Renewable Transport Fuel Obligation a causa del fatto che la combustione del biometano dai veicoli è più rispettosa dell'ambiente di quelli che utilizzano carburanti per il trasporto come la moderna benzina e il diesel, contribuendo così a ridurre le emissioni di gas serra. Esempi di carburanti rinnovabili per il trasporto nei veicoli che sono formati da biogas sono il gas naturale compresso (CNG) o il gas naturale liquefatto (LNG).

L'elettricità può essere generata dalla combustione del biogas. L'elettricità è più facile da trasportare e misurare rispetto alla fornitura di calore e gas, tuttavia, richiede la giusta infrastruttura per l'immissione nella rete, che è costosa e complessa. Anche se la generazione di elettricità verde può avvantaggiare i generatori (famiglie e comunità) utilizzando le tariffe di alimentazione (FiTs) o per gli attori più grandi può massimizzare i Certificati di Obbligo Rinnovabile (ROCs) per la produzione su scala industriale, portando così ad una riduzione dei costi oltre ad essere migliore per l'ambiente.

Altre industrie includono ospitalità, produzione, vendita al dettaglio e all'ingrosso.

Quali gas contiene il biogas? 

Il biogas consiste principalmente di metano e anidride carbonica. Il rapporto più comune è 60% CH4 (metano) e 40% CO2 (anidride carbonica), tuttavia, le rispettive quantità di questi varieranno a seconda del tipo di rifiuti coinvolti nella produzione del biogas risultante, quindi il rapporto più comune sarà dal 45 al 75% di metano e l'anidride carbonica dal 55 al 25%. Il biogas contiene anche piccole quantità di idrogeno solforato, silossani e una certa umidità.

Quali sono i vantaggi principali?

Ci sono diverse ragioni per cui la tecnologia del biogas è utile come forma alternativa di tecnologia: In primo luogo, la materia prima utilizzata è molto economica, e per gli agricoltori è praticamente gratuita, con il biogas che ha la capacità di essere utilizzato per una serie di applicazioni domestiche e agricole. La combustione del biogas non produce gas nocivi, quindi è pulito dal punto di vista ambientale. Uno dei vantaggi più convenienti del biogas è che la tecnologia richiesta per la sua produzione è relativamente semplice e può essere riprodotta in grande o piccola scala senza la necessità di un grande investimento di capitale iniziale. Dato che questo tipo di energia è una fonte di energia rinnovabile e pulita che si basa su un processo a zero emissioni di carbonio, quindi non vengono rilasciate nuove quantità di carbonio nell'atmosfera quando si usa il biogas. Oltre ad aiutare a deviare i rifiuti alimentari dalle discariche, con un impatto positivo sull'ambiente e sull'economia. Il biogas aiuta anche a ridurre la contaminazione del suolo e dell'acqua dai rifiuti animali e umani, permettendo il mantenimento di un ambiente sano e sicuro per molte comunità in tutto il mondo. Con il metano che contribuisce al cambiamento climatico, il biogas contribuisce alla sua riduzione che viene emesso nell'atmosfera, aiutando a contrastare il suo impatto sul cambiamento climatico, aiutando così ad aiutare eventualmente con il suo impatto immediato sull'ambiente.

Tuttavia, il biogas come fonte di energia ha i suoi svantaggi, uno è che la produzione di biogas dipende da un processo biologico che non ha la capacità di essere controllato completamente. Inoltre, il biogas funziona meglio nei climi più caldi, il che significa che il biogas non ha la capacità di essere accessibile in tutto il mondo.

Il biogas è buono o cattivo?

Il biogas è un'eccezionale fonte di energia pulita, grazie al suo minore impatto sull'ambiente rispetto ai combustibili fossili. Anche se il biogas non ha un impatto zero sugli ecosistemi, è neutro in carbonio. Questo perché il biogas è prodotto dalla materia vegetale, di cui ha precedentemente fissato il carbonio dall'anidride carbonica nell'atmosfera. Si mantiene un equilibrio tra il carbonio che viene rilasciato come risultato della produzione di biogas e la quantità assorbita dall'atmosfera.

Identificare le perdite dalle condutture di gas naturale a distanza di sicurezza

L'uso del gas naturale, di cui il metano è il componente principale, sta aumentando in tutto il mondo. Ha anche molti usi industriali, come la fabbricazione di prodotti chimici come ammoniaca, metanolo, butano, etano, propano e acido acetico; è anche un ingrediente di prodotti diversi come fertilizzanti, antigelo, plastica, farmaci e tessuti.

Il gas naturale viene trasportato in diversi modi: attraverso i gasdotti in forma gassosa; come gas naturale liquefatto (LNG) o gas naturale compresso (CNG). Il GNL è il metodo normale per trasportare il gas su distanze molto lunghe, come attraverso gli oceani, mentre il GNC è solitamente trasportato da autocisterne su brevi distanze. I gasdotti sono la scelta di trasporto preferita per le lunghe distanze sulla terraferma (e talvolta in mare aperto), come tra la Russia e l'Europa centrale. Anche le società di distribuzione locali consegnano il gas naturale agli utenti commerciali e domestici attraverso le reti di servizi all'interno di paesi, regioni e comuni.

La manutenzione regolare dei sistemi di distribuzione del gas è essenziale. Identificare e correggere le perdite di gas è anche parte integrante di qualsiasi programma di manutenzione, ma è notoriamente difficile in molti ambienti urbani e industriali, poiché i tubi del gas possono essere situati sottoterra, sopraelevati, nei soffitti, dietro muri e paratie o in luoghi altrimenti inaccessibili come edifici chiusi. Fino a poco tempo fa, le perdite sospette da queste condutture potevano portare a isolare intere aree fino a quando non veniva trovata la posizione della perdita.

Proprio perché i rivelatori di gas convenzionali - come quelli che utilizzano la combustione catalitica, la ionizzazione della fiamma o la tecnologia dei semiconduttori - non sono in grado di rilevare il gas a distanza e quindi non sono in grado di rilevare le perdite di gas in tubazioni di difficile accesso, ci sono state molte ricerche recenti sui modi di rilevare il gas metano a distanza.

Rilevamento remoto

Stanno diventando disponibili tecnologie all'avanguardia che permettono il rilevamento e l'identificazione a distanza delle perdite con una precisione millimetrica. Le unità portatili, per esempio, possono ora rilevare il metano a distanze fino a 100 metri, mentre i sistemi montati su aerei possono identificare le perdite a mezzo chilometro di distanza. Queste nuove tecnologie stanno trasformando il modo in cui le perdite di gas naturale vengono rilevate e trattate.

Il telerilevamento si ottiene usando la spettroscopia di assorbimento del laser a infrarossi. Poiché il metano assorbe una specifica lunghezza d'onda della luce infrarossa, questi strumenti emettono laser infrarossi. Il raggio laser viene diretto ovunque si sospetti una perdita, come un tubo del gas o un soffitto. Poiché parte della luce viene assorbita dal metano, la luce ricevuta indietro fornisce una misura dell'assorbimento del gas. Una caratteristica utile di questi sistemi è il fatto che il raggio laser può penetrare le superfici trasparenti, come il vetro o il perspex, quindi può essere possibile testare uno spazio chiuso prima di entrarvi. I rilevatori misurano la densità media del gas metano tra il rilevatore e il bersaglio. Le letture sulle unità portatili sono date in ppm-m (un prodotto della concentrazione della nube di metano (ppm) e la lunghezza del percorso (m)). In questo modo, le perdite di metano possono essere rapidamente confermate puntando un raggio laser verso la perdita sospetta o lungo una linea di rilevamento, per esempio.

Una differenza importante tra la nuova tecnologia e i rilevatori di metano convenzionali è che i nuovi sistemi misurano la concentrazione media di metano, piuttosto che rilevare il metano in un singolo punto - questo dà un'indicazione più precisa della gravità della perdita.

Le applicazioni per i dispositivi portatili includono:

  • Indagini sulle condutture
  • Impianto a gas
  • Indagini sulla proprietà industriale e commerciale
  • Chiamata d'emergenza
  • Monitoraggio dei gas di discarica
  • Sondaggio della superficie stradale

Reti di distribuzione comunali

I vantaggi della tecnologia remota per il monitoraggio delle condutture in ambiente urbano sono ora realizzati.

La capacità dei dispositivi di rilevamento remoto di monitorare le perdite di gas a distanza li rende strumenti estremamente utili nelle emergenze. Gli operatori possono stare lontani da fonti di perdite potenzialmente pericolose quando controllano la presenza di gas in locali chiusi o spazi confinati, in quanto la tecnologia permette loro di monitorare la situazione senza avere effettivamente accesso. Non solo questo processo è più facile e veloce, ma è anche sicuro. Inoltre, non è influenzato da altri gas presenti nell'atmosfera poiché i rilevatori sono calibrati per rilevare solo il metano - quindi non c'è pericolo di ottenere falsi segnali, il che è importante in situazioni di emergenza.

Il principio del rilevamento a distanza si applica anche all'ispezione delle colonne montanti (le tubature fuori terra che portano il gas ai locali dei clienti e che normalmente corrono lungo le pareti esterne dell'edificio). In questo caso, gli operatori puntano il dispositivo verso il tubo, seguendone il percorso; possono farlo da terra, senza dover usare scale o accedere alle proprietà dei clienti.

Aree pericolose

Oltre a rilevare le perdite di gas dalle reti di distribuzione municipali, i dispositivi antideflagranti e approvati ATEX possono essere utilizzati in aree pericolose della zona 1, come gli impianti petrolchimici, le raffinerie di petrolio, i terminali e le navi LNG, nonché alcune applicazioni minerarie.

Quando si ispeziona un serbatoio sotterraneo di GNL/GPL, per esempio, sarebbe necessario un dispositivo a prova di esplosione entro 7,5 metri dal serbatoio stesso e un metro intorno alla valvola di sicurezza. Gli operatori devono quindi essere pienamente consapevoli di queste restrizioni e dotati del tipo di attrezzatura appropriata.

Coordinamento GPS

Alcuni strumenti ora permettono di effettuare letture del metano in vari punti intorno a un sito - come un terminale GNL - generando automaticamente il tracciamento GPS delle letture e delle posizioni di misurazione. Questo rende i viaggi di ritorno per ulteriori indagini molto più efficienti, fornendo anche una registrazione in buona fede dell'attività di ispezione confermata - spesso un prerequisito per la conformità normativa.

Rilevamento aereo

Andando oltre i dispositivi portatili, ci sono anche rilevatori di metano a distanza che possono essere montati sugli aerei e che rilevano le perdite dai gasdotti per centinaia di chilometri. Questi sistemi possono rilevare i livelli di metano a concentrazioni piccole come 0,5 ppm fino a 500 metri di distanza e includono una visualizzazione in tempo reale della mappa mobile delle concentrazioni di gas durante il rilevamento.

Il modo in cui questi sistemi funzionano è relativamente semplice. Un rilevatore remoto è attaccato sotto la fusoliera dell'aereo (di solito un elicottero). Come per il dispositivo portatile, l'unità produce un segnale laser a infrarossi, che viene deviato da qualsiasi perdita di metano all'interno del suo percorso; livelli di metano più alti comportano una maggiore deviazione del raggio. Questi sistemi utilizzano anche il GPS, in modo che il pilota possa seguire una visualizzazione in tempo reale del percorso GPS della conduttura, con una visualizzazione in tempo reale del percorso dell'aereo, delle perdite di gas e della concentrazione (in ppm) presentata all'equipaggio in ogni momento. Un allarme acustico può essere impostato per una concentrazione di gas desiderata, permettendo al pilota di avvicinarsi per un'indagine più approfondita.

Conclusione

La gamma di sistemi di rilevamento del metano a distanza sta aumentando rapidamente, con nuove tecnologie in continuo sviluppo. Tutti questi dispositivi, siano essi portatili o montati su aerei, permettono un'identificazione rapida, sicura e altamente mirata delle perdite - sia sotto il marciapiede, in una città o attraverso centinaia di chilometri di tundra dell'Alaska. Questo non solo aiuta a prevenire emissioni dispendiose e costose, ma assicura anche che il personale che lavora su o vicino alle condutture non sia esposto a pericoli inutili.

Poiché l'uso del gas naturale sta aumentando in tutto il mondo, prevediamo rapidi progressi tecnologici nella rilevazione di gas a distanza in applicazioni diverse come il controllo delle perdite, l'integrità della trasmissione, la gestione degli impianti e delle strutture, l'agricoltura e la gestione dei rifiuti, nonché le applicazioni di ingegneria di processo come la produzione di coke e acciaio. Ognuna di queste aree ha situazioni in cui l'accesso può essere difficile, combinato con la necessità di mettere la protezione del personale in cima all'agenda. Le opportunità per i rivelatori di metano a distanza sono quindi in continua crescita.

 

Rilevamento del gas nelle acque reflue

Ci sono molte domande sul giusto approccio al monitoraggio dei gas pericolosi nell'industria delle acque reflue. Un modo che suggerisco è quello di suddividere il tutto in tre aree principali da considerare:

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Monitoraggio e analisi dei gas di discarica

Mentre il riciclaggio diventa più comune, l'uso della discarica si sta riducendo, ma è ancora un importante mezzo di smaltimento dei rifiuti. Per esempio, le cifre del 2012-13 del Defra (dipartimento dell'ambiente, del cibo e degli affari rurali) per l'Inghilterra mostrano che 8,51 milioni di tonnellate, o il 33,9%, dei rifiuti raccolti dalle autorità locali sono andati in discarica.

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Calibrazione incrociata dei sensori a pellistor (fiamma catalitica)‡

Dopo la leggerezza comparativa della settimana scorsa, questa settimana parlo di qualcosa di più serio.

Quando si tratta di rilevare idrocarburi, spesso non abbiamo a disposizione una bombola di gas target per eseguire una calibrazione diretta, quindi usiamo un gas surrogato e una calibrazione incrociata. Questo è un problema perché i pellistor danno risposte relative a diversi gas infiammabili a diversi livelli. Quindi, con un gas di piccole molecole come il metano un pellistor è più sensibile e dà una lettura più alta di un idrocarburo pesante come il cherosene.

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Come studiare al meglio i rutti di mucca?

Abbiamo trattato alcuni argomenti seri nelle ultime settimane, quindi ho pensato che questa volta avrei parlato di qualcosa di un po' più leggero, almeno in apparenza.

Nel gennaio di quest'anno, ci sono stati rapporti dalla Germania di un'esplosione - una mandria di mucche ha quasi portato via il tetto della loro stalla a causa della quantità di metano che stavano rilasciando, quando una carica elettrica statica ha causato l'esplosione. L'esplosione ha danneggiato il tetto della stalla e una mucca (su circa 90) ha ricevuto lievi ustioni.

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