PREMESSA IL BIOGAS.

Il biogas è il prodotto della digestione anaerobica di biomasse. È composto da metano ed anidride carbonica e viene tradizionalmente bruciato per generare potenza green. Con i suoi quasi 2000 impianti operativi, l’Italia rappresenta uno dei principali paesi al mondo per produzione di biogas.
Il biogas viene concepito e brevettato in Italia nella seconda metà degli anni ’60 dello scorso secolo.
Circa 25 anni più tardi, più o meno in corrispondenza delle scadenze dei brevetti, diviene di pubblico dominio ed utilizzo e la Germania ne caldeggia l’impiego a fronte di una cospicua incentivazione sul prodotto. È l’inizio di una rapida espansione, dapprima in Germania e, a seguire, nei paesi europei ed extra europei, non solo in ambito agricolo, ma anche nel trattamento rifiuti, fanghi ed altre applicazioni..

 IMPIANTI A BIOGAS
La stragrande maggioranza degli impianti a biogas in Italia stanno usufruendo di una tariffa incentivante sulla energia prodotta che dura di solito 15 anni e quando l’incentivo termina gli agricoltori hanno essenzialmente due alternative:
1. Trasformare l’impianto da produzione di biogas a produzione di biometano
2. Spegnere e smantellare sin da subito
Molti agricoltori, senza biogas, sarebbero inevitabilmente costretti a ridimensionare anche le attività agricolo-produttive. Rimane la prima opzione, ovvero la conversione dell’impianto, da una produzione di biogas e, quindi, bruciandolo, di energia elettrica green, ad una produzione di biometano e sua immissione nella rete nazionale. In anni dove il gas metano è fortemente sanzionato, la produzione di biometano sembra fornire una duplice soluzione: decarbonizzare l’attuale consumo di metano fossile e sostituire il gas naturale che attualmente importiamo dall’estero.
In questa soluzione ci sono due evidenti limiti. Il primo limite riguarda la stessa incentivazione. Passare da una produzione di energia elettrica bruciando il biogas ad una produzione di biometano da comprimere ed immettere in rete, il guadagno netto per ogni singolo impianto diminuisce drasticamente ed allora l’incentivo deve inesorabilmente crescere per colmare il divario economico e per garantire un ritorno al comparto produttivo. Il secondo limite, invece, è infrastrutturale. Per quanto capillare e distribuita possa essere la rete di Snam, essa non lambisce i dintorni di tutti gli impianti di biogas, anzi, una buona percentuale di essi è attualmente installata ad alcuni chilometri di distanza. Non è concettualmente né tantomeno utile operare ampliamenti della rete per connettere impianti lontani da essa.
Dal momento che il biometano non è (facilmente) liquefacibile e quindi nemmeno trasportabile, ne risulta che molti impianti non hanno alcun interesse ad avvalersi della conversione da biogas a biometano e devono, gioco forza e loro e nostro malgrado, dismettere le attività produttive.

IMPIANTI ALTERNATIVI
ALTRE OPZIONI.
Dal 2018, Fattoria Autonoma Tabacchi S.C. e Politecnico di Milano hanno stretto una collaborazione tecnico-scientifica nell’ambito dell’ingegneria di processo e dell’economia circolare per produrre metanolo da biogas o, meglio, biometanolo poiché l’origine del carbonio è biogenica quando si parte da biogas.
Il metanolo è il più semplice fra gli alcoli ed è considerato uno dei composti chiave in questi decenni di transizione per le sue qualità di carrier per l’idrogeno, ma è anche un carburante avanzato ed altoottanico che genera ridotto particolato ed NOx ed è, altresì, il composto chimico di base per un notevole numero di applicazioni e prodotti come i pannelli truciolari, i polimeri, gli acetati ecc.
L’Italia è tra i primi utilizzatori mondiali di metanolo e non ha alcun impianto produttivo sul proprio territorio, ergo, dipende per oltre 1 milione di tonnellate anno da importazioni provenienti da paesi che raramente rispettano i dettami ambientali europei. Il metanolo importato è, peraltro, totalmente fossile, prodotto da gas naturale o addirittura da carbone.
Ma come produrlo in Italia? L’idea è proprio quella di offrire una nuova alternativa a quegli impianti di biogas che sarebbero altrimenti inesorabilmente spenti. Sono circa un migliaio. La tecnologia per produrre biometanolo da biogas si chiama BIoGaS to liQUID (BIGSQUID)ed è stata ideata dal Politecnico di Milano ed in particolare dal Centre for Sustainable Process Engineering Research (SuPER) diretto dal Professor Flavio Manenti, Ordinario di Impianti Chimici del Dipartimento Giulio Natta, e brevettata dal Technology Transfer Office (TTO) diretto dal Dr. Ivan Ciceri del Politecnico di Milano. La tecnologia BIGSQUID è stata proposta per ingegnerizzazione ed industrializzazione a Fattoria Autonoma Tabacchi S.C., presieduta dal Dr. Fabio Rossi, che ha commissionato la progettazione e il controllo del processo a SMEA Engeenering srl (ing. L. Ceccaroni).
La Fattoria Autonoma Tabacchi, tramite altre aziende del gruppo, è presente nel territorio umbro da oltre un secolo e si occupa della produzione di tabacco, cereali, oleaginose, ortaggi, nocciole, energia elettrica tramite due impianti a biogas e diversi impianti fotovoltaici.
Pandemia, conflitti e conseguenti lockdown, impennate di prezzi delle materie prime e delle unità di processo hanno messo a dura prova le attività di sviluppo e di industrializzazione, ma alla fine il risultato è arrivato.
L’impianto PILOTA BIGSQUID per produrre biometanolo da biogas, primo in Europa e probabilmente al mondo, è oggigiorno installato presso la Località Giove di Città di Castello (PG) nell’impianto biogas di Fattoria Autonoma Tabacchi Sca, con soddisfazione ed orgoglio per il Prof. Manenti e del CdA della Fattoria Tabacchi e grazie allo sforzo di un team di 15 persone .
Un impianto BIGSQUID da 1 MWhe equivalente ha una previsione di produzione di 4'000 ton / anno di biometanolo a specifica di mercato con un valore del metanolo fossile che oscilla tra 450 e 550 €/ton. In sostanza, con il biometanolo ceduto al prezzo del metanolo fossile, ogni impianto di biogas sarebbe in attivo economico per la prima volta dalla sua invenzione senza particolari incentivazioni. Inoltre, il biometanolo ha un valore indubbiamente superiore al corrispettivo fossile per le sue accortezze ambientali, ma tale surplus non è ancora definito non essendoci alcuna produzione mondiale di grossa scala già avviata.
In Italia si possono contare circa 2000 impianti di produzione biogas, che collocano il ns paese al secondo posto in Europa ed al quarto a livello mondiale. Le tecnologie presenti interessano impianti di taglia variabile, ma prevalentemente da 1MWh. Qualora un terzo degli impianti esistenti non potessero connettersi alla rete Snam per iniettare biometano, in Italia si potrebbero produrre fino a 3 milioni di ton per anno di biometanolo a specifica, decarbonizzando totalmente uno dei principali settori industriali e con un surplus di 2 milioni di ton per anno prodotte, che potrebbero essere esportate o, meglio ancora, potrebbero sostituire quella percentuale di metanolo fossile che già viene impiegata come additivo nelle benzine, con ulteriore significativo beneficio ambientale. In Europa, l’utilizzo di metanolo diverso dai fuel si attesta a 10 milioni di ton per anno.
Un eccesso produttivo di biometanolo non impatta la domanda complessiva mondiale, che si attesta attorno a diverse decine di milioni di ton per anno, ma c’è un altro aspetto significativo. Il metanolo ha notevoli impieghi e derivati. Un derivato del metanolo di rilevanza strategica è il dimetiletere o DME. È attualmente un additivo dei diesel, ma sempre più di frequente ne è considerato il suo sostitutivo, peraltro, in tempi piuttosto brevi dal momento che case automobilistiche di primo piano ne hanno lanciato intere linee per autotrazione. Le stesse trattrici agricole, con modifiche lievi, possono adottare il DME come unico fuel. In quest’ottica, si aprirebbe un ulteriore utilizzo per diversi milioni di ton per anno soltanto in Italia per sostituzione complessiva dei carburanti fossili e totale bando di PM10, PM2.5 e NOx dai motori a combustione interna, in attesa che la transizione compia il suo percorso e che, l’idrogeno e l’elettrico trovino finalmente il loro meritato impiego in sicurezza e nel rispetto del ns pianeta.
Richiamando la celeberrima frase di Natta e dirla in stile Politecnico: fatto il biometanolo!

 Figura 1. Fase di costruzione del primo impianto BIGSQUID presso Città di Castello (PG), Fattoria Autonoma Tabacchi

NUOVO IMPIANTO A BIOMETANOLO IN SCALA INDUSTRIALE.
Visti i presupposti del mercato la Fattoria Autonoma Tabacchi ha deciso la realizzazione di un impianto dedicato in grado di assorbire tutta la produzione di un suo impianto pari a 550 mc/h di biogas .
In questo caso la produzione di metanolo diventerebbe pari a 4.000 ton/a al 75 % di alcool, dopo distillazione anidro risulterebbe di 3.000 t/ a .
Lo schema blocchi SB 01 esplicita le varie fasi produttive
- Pretrattamento
- Prima compressione
- Colonna lavaggio rimozione CO2
- Membrane produzione biometano
- Steam reforming
- Seconda compressione
- Sintesi metanolo
- Condensazione
- Distillazione
- stoccaggio
La planimetria IM01 allegata riporta i vari macchinari in pianta

COSTI E CONSUMI
La stima dei costi e consumi è stata fatta estrapolando i costi , le esperienze , sostenute nel piccolo impianto sperimentale oggi in funzione presso la FAT.
Infatti non esistono impianti simili in commercio (nemmeno sperimentali) in particolare per questa taglia di produzione di metanolo con alimentazione di 550 mc/h di biogas. Questa taglia produttiva di circa 500 mc/h di biogas é attualmente la più diffusa in Italia, negli impianti di digestione anaerobica con abbinata produzione di energia elettrica, pari a 1 Mw. Sono stati quindi valutati costi di apparecchiature, unitamente a impianti di servizio, utilizzati in altri settori industriali, opportunamente adattati a questo processo sperimentale innovativo ed unico.

La tabella seguente riporta una stima dei costi e consumi
Una stima budgetaria per i costi, inclusa l’installazione e messa in servizio