Un metodo di misurazione più semplice per la pulizia del biogas

I ricercatori dell'Istituto Paul Scherrer hanno sviluppato un nuovo metodo analitico in grado di rilevare anche le più piccole quantità di impurità critiche nel biogas. Il metodo dovrebbe essere adatto anche all'uso in piccoli impianti di biogas senza grandi investimenti, consentendo così di garantire i criteri di qualità del biogas.

Il mercato del biogas è in crescita: secondo l'Ufficio federale dell'energia, l'anno scorso la Svizzera ha immesso nella rete del gas naturale 471 gigawattora di questa fonte energetica, circa il doppio rispetto a dieci anni fa. Questo aumenta anche la necessità di poter misurare in modo rapido e affidabile le impurità nel biogas, poiché il gas verde è soggetto a rigidi criteri di qualità. I ricercatori del Centro per le Scienze Energetiche e Ambientali dell'Istituto Paul Scherrer (PSI) hanno ora presentato una soluzione a questo problema. Hanno sviluppato un metodo analitico che rileva simultaneamente le due impurità più critiche del biogas:

Concentrazione su elementi specifici, precedentemente selezionati

Un dispositivo di gascromatografia separa innanzitutto i componenti del biogas. Questi vengono poi analizzati uno per uno con un metodo chiamato «spettrometria di massa con plasma accoppiato induttivamente». In questo processo, i componenti del campione vengono vaporizzati, scomposti nei loro componenti atomici e convertiti in particelle cariche. Lo spettrometro di massa registra quindi gli isotopi dei singoli elementi e li quantifica.

Il trucco sta nel fatto che il dispositivo registra solo elementi molto specifici, precedentemente selezionati, ignorando tutti gli altri. In questo modo è possibile rilevare lo zolfo e il silicio, anche in quantità minime, oltre a una serie di altri composti presenti nel biogas. «A nostra conoscenza, questo è il primo metodo di questo tipo in grado di determinare simultaneamente i composti dello zolfo e del silicio», spiega Ayush Agarwal, che ha dedicato la sua tesi di dottorato al PSI all'analisi del biogas ed è il primo autore dello studio.

Inquinanti in quantità minime

Biogas e biometano possono contenere molte impurità in pochi milionesimi di punto percentuale. Le impurità più temute sono, ad esempio, i composti organici dello zolfo: Si formano quando i batteri scindono le proteine che contengono atomi di zolfo. I silossani, invece, sono composti contenenti silicio che si trovano nei gel per la doccia e finiscono negli impianti di depurazione attraverso il deflusso delle acque reflue.

Nocivo per le celle a combustibile

Quando il biometano viene bruciato per generare energia, i silossani si trasformano in biossido di silicio. Si tratta di un componente della sabbia e di uno dei composti più stabili sulla terra. «Intasa i sistemi di combustione; ad esempio, i sistemi richiedono più energia per riscaldare la stessa quantità di acqua», spiega Agarwal.

Sia i silossani che i composti organici dello zolfo hanno impedito finora l'uso del biometano in una cella a combustibile. Le celle a combustibile producono elettricità da gas ricchi di energia. Tuttavia, i composti di zolfo sono dannosi per le celle a combustibile. Pertanto, attualmente non è possibile far funzionare le celle a combustibile con il biometano. Le impurità interferiscono anche con la trasformazione del biogas in biometano iniettabile.