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L'ottimizzazione del processo di upgrading del gruppo SESA

Monitoraggio dei composti organici volatili nei sistemi di abbattimento a carboni attivi per biogas e biometano

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Articoli tecnico scientifici o articoli contenenti case history
Guida Biometano - Biomasse - Bio-Gas 2019

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Pol ution Analytical Equipment è una società storica del
bolognese che dal 1991 realizza e propone strumentazio-
ni e sistemi per l''analisi chimica on-site di composti volatili,
fornendo soluzioni complete ed innovative per applicazio-
ni ambientali, di processo, di control o qualità, ricerca e
protezione da rischio chimico in ambito CBRNe. Pol ution
Analytical Equipment presenta la soluzione studiata per
rispondere al a problematica concreta di ottimizzazione
del processo di upgrading del gruppo SESA (società esten-
se servizi ambientali). La Società, a prevalente capitale
pubblico, è stata costituita nel 1995 e il suo ogget o sociale
prevede i servizi del a raccolta differenziata, attività di
recupero dei rifiuti, smaltimento, trasporto, proget azione e
sviluppo impiantistica, costruzione e conduzione impianti.
Nel 1997 SESA realizza un impianto di compostaggio
destinato a trat are, oltre al a frazione verde, anche quel a
''umida' derivante dagli scarti di cucina provenienti del a
raccolta differenziata e dopo alcuni anni è stato comple- tato con la sezione di cogenerazione per la produzione
di energia elet rica da fonti rinnovabili. Il vecchio impianto
di smaltimento, realizzato dal Comune di Este, nel corso
degli anni è stato adeguato al a Normativa Europea e
completato con la realizzazione del a captazione del
percolato, l''aspirazione del biogas e relativo recupero
energetico con produzione di energia elet rica. La Società
attualmente è impegnata nel o sviluppo del e tecnologie
ambientali di recupero dei rifiuti provenienti dal a raccolta
differenziata con produzione d''energia sostituendosi al ''at-
tività di semplice smaltimento. At ualmente la Società dal
trat amento dei rifiuti organici e vegetali da raccolta diffe-
renziata produce ammendante di qualità, energia elet rica
distribuita at raverso la rete elet rica urbana e energia ter-
mica che alimenta la rete di teleriscaldamento del Comune
di Este e del Comune di Ospedaletto Euganeo. Da qui
l''interesse del ''azienda per il monitoraggio dei VOC nei
sistemi di abbattimento a carboni attivi. L''ottimizzazione del processo di
upgrading del gruppo SESA
a cura di Pollution Analytical Equipment Monitoraggio dei composti organici volatili nei sistemi di abbat imento a carboni at ivi per biogas e biometano BIOMETANO BIOGAS BIOMASSE guida 2019 10 Case History I COV (Composti Organici Volatili) sono del e sostanze
presenti in tutti i biogas provenienti da fermentazione ana-
erobica di materiale organico. L''abbattimento dei COV nel
biogas con un sistema a carboni attivi è uno dei processi
più usati, la cui efficienza andrebbe costantemente monito-
rata con adeguata strumentazione. Un micro gascromato-
grafo è risolutivo per questa tipologia di problematiche. I
COV al a temperatura di 293,15 K hanno una pressione di
vapore di 0,01 kPa o superiore; sono presenti nel biogas
grezzo in quantità variabile a seconda del a qualità del a
materia prima utilizzata e del periodo del ''anno, rappre-
sentando una componente attiva del flusso gassoso con
concentrazioni fino a 5000 ppm. Nell''operazione di
upgrading da Biogas a Biometano i COV possono cau-
sare diverse problematiche, tra cui la più grave è il fermo
impianto per intasamento del sistema di upgrading. Oltre
ad essere dannosi per le strutture del ''impianto, i COV
sono considerati interferenti all''odorizzazione. Questa
problematica risulta particolarmente grave qualora il
Biometano prodotto debba essere immesso in una rete
di distribuzione gas per uso domestico, riscaldamento o
per alimentare automezzi. Uno dei metodi più efficaci ed
utilizzati per l''abbat imento dei COV nei flussi gassosi è
l''impiego di uno o più filtri a carboni attivi, da sostituire
periodicamente, che permet e una riduzione di tali compo-
sti fino a < 5 ppm. La durata del a carica dei carboni attivi
è difficilmente prevedibile, ciò rende necessario un monito-
raggio continuo del ''efficienza del sistema di abbattimento.
Per effet uare ciò, il micro gascromatografo potrà essere
predisposto per la sola analisi del flusso in uscita dal siste-
ma di abbattimento dei COV oppure si potrà scegliere di
monitorare anche il flusso entrante. Inoltre è necessario un
sistema di campionamento riscaldato.
Durante l''attività sperimentale, effet uata con Micro GC Fu-
sion (distribuito in Italia da Pol ution Analytical Equipment )
ed il sistema di campionamento riscaldato MPF (prodot o
da Pol ution Analytical Equipment), è stata riscontrata la
presenza di centinaia di COV diversi in tutti i biogas ana-
lizzati, oltretutto si è visto che possono variare in qualità e
in quantità nel corso del tempo, a seconda del e stagioni e
del a dieta del digestore. Vista l''impossibilità di analizzare
tutte le centinaia di sostanze presenti, è stato necessario
individuare alcuni composti target che rispet assero i se-
guenti parametri: 1. Essere sempre presenti nel biogas grezzo in tutte le fasi del ''anno. 2. Essere presenti in quantità considerevoli.
3. Essere chimicamente stabili e non essere soggetti a facile decomposizione. 4. Essere facilmente analizzabili con il micro GC (grazie al a rampa termica). I COV individuati durante le analisi effet uate con Micro
GC Fusion, sono usati come traccianti per misurare l''effi-
cienza del sistema di abbattimento e impedire che questo
tipo di sostanze possano andare a bloccare il sistema di
upgrading. Al o stesso tempo, è possibile sostituire i carbo-
ni attivi del sistema di abbattimento solo quando realmen-
te arrivati a saturazione. La maggior parte dei sistemi di
upgrading accet ano una quantità di COV non superiore
ai 5 ppm, di conseguenza il sistema di analisi deve poter
quantificare pochi ppm. Di seguito sono riportati i croma-
togrammi del flusso uscente dal sistema di abbattimento.
Come da previsione le sostanze che hanno concentra-
zione maggiore al ''ingresso, Limonene e p-Cymene nel a
maggior parte dei casi, sono le prime che appariranno
al ''uscita dal sistema di abbattimento, evidenziando l''inizio
del a saturazione dei carboni attivi. Questo fenomeno
rende caldamente consigliata l''opzione di analisi entrante
'' uscente rispet o al ''analisi del solo uscente. ' importante
che il sistema di analisi risponda repentinamente ad un
eventuale aumento delle concentrazioni delle sostanze
target per permettere di eseguire le controazioni ne-
cessarie al a salvaguardia del ''impianto, ciò è garantito
dal a rampa termica che riduce i tempi di analisi.
Grazie a Micro GC Fusion ed al sistema di campionamen- FIGURA 1 - Micro GC Fusion per analisi
della qualità del biometano
11 Case History guida 2019 BIOMETANO BIOGAS BIOMASSE to riscaldato MPF è stato possibile analizzare e misurare la
concentrazione dei COV identificati come traccianti al ''en-
trata e al ''uscita del sistema di abbattimento a carboni atti-
vi. La strumentazione utilizzata ha soddisfat o i requisiti di
ripetibilità e affidabilità nel tempo grazie al a robustezza
di questa tecnologia ormai consolidata. Si conclude che il sistema proposto risponde in maniera precisa e rapida ad
una problematica concreta di ottimizzazione del processo
di upgrading, evitando guasti al sistema e risparmiando
sul a carica del carbone attivo. Contemporaneamente
garantisce i requisiti di sicurezza sul ''odorizzabilità del
biometano per l''immissione in rete. FIGURA 2 - Cromatogramma p-Cymene 2 ppm in uscita dal sistema di abbattimento BIOMETANO BIOGAS BIOMASSE guida 2019 12 Case History FIGURA 3 - Cromatogramma p-Cymene e Limonene uscenti dal sistema di abbattimento
in due fasi di funzionamento differenti


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