normativa
febbraio 2017

Metanodotti: nuova norma europea sul biometano

Flavio Mariani

Il COP 21 di Parigi, novembre 2015, ha rivelato una crescita di attenzione per i temi ambientali come l’effetto serra. Più nazioni hanno preso posizione in questa lotta; anche nazioni che finora si erano dimostrate un po’ più tiepide sui temi ambientali.

La EC Transport White Paper del 2011 ha come punto di partenza la necessità di ridurre le emissioni di GHG dal settore trasporti del 60% nel 2050, rispetto ai livelli del 1990.

 

 

Le energie rinnovabili sono tra le misure proposte per la lotta al cambiamento climatico. In Europa la Renewable Fuels Directive (Dir. 2009/28/EC), fissa per il settore dei trasporti un obiettivo minimo per il 2020 del 10% di energie da fonti rinnovabili, cioè biocarburanti di prima o preferibilmente seconda generazione.

Tra i biocarburanti, il biogas ed il biometano (1) hanno un ruolo di primo piano, per varie ragioni; ad esempio:

  • In Europa il potenziale produttivo del biogas/biometano è interessante. La produzione europea di biogas nel 2013 è stata di ~156 TWh, (~ 15,6 miliardi di m3, il 3,4% del consumo totale di gas naturale). E’ prevista al 2030 una produzione di biogas di 480-500 TWh (~48-50 miliardi di m3). Stime anche più alte vengono formulate per il potenziale massimo teorico, di 1.500-2.500 TWh (150-250 miliardi di m3) (2).
  • Il biogas prodotto a partire da vegetali coltivati consegue generalmente una resa migliore in termini energetici rispetto ai biocarburanti liquidi, come etanolo e biodiesel. La superficie coltivata produce maggiore quantità di carburante.
  • Biogas e biometano consentono in tutte le applicazioni, e in particolare in autotrazione, un bilancio del carbonio favorevole alla difesa dell’ambiente. La produzione di biogas a partire da biomasse di scarto (liquami, prodotti reflui fognari, scarti da allevamento e da macellazione, RSU ecc.), offre un beneficio ancora maggiore, perché oltre a consentire la sostituzione di carburanti fossili, il trattamento di questa biomassa elimina dall’ambiente anche i prodotti gassosi dei processi naturali di decomposizione.
  • Negli impieghi in autotrazione, il biometano può essere impiegato in miscela col CNG tradizionale in qualsiasi percentuale, o addirittura puro, senza che siano richieste modifiche al motore. Questo non vale invece per i biocarburanti liquidi, che generalmente al di sopra di una determinata percentuale in miscela richiedono motori o impianti dedicati o modificati all’uopo.
  • Al pari del gas naturale tradizionale, il biometano può essere trasportato facilmente, potendosi giovare della rete distributiva capillare dei gasdotti, senza gravare quindi sul traffico stradale.

La norma sul biometano

L’iniezione del biometano nella rete dei gasdotti ha richiesto però un’attività normativa riguardante le specifiche di questo combustibile gassoso, che ne decretino l’idoneità alla miscelazione col gas naturale.

Requisiti principali della EN 16726:2015, gas naturale
(valgono anche per il biometano)

  • densità relativa: 0,555 ÷ 0,7
  • contenuto massimo di zolfo S: 20 mg/m3 (limite applicabile per condotte di trasporto ad alte pressioni di gas non odorizzato; nel caso di GN odorizzato, è accettato un limite di 30 mg/m3)
  • contenuto massimo di Ossigeno O2: 0,001% mol (in casi particolari, dove una concentrazione superiore non risulta dannosa, può salire a 1% mol)
  • contenuto Massimo di anidride carbonica CO2: 2,5% mol (in casi particolari, dove una concentrazione superiore non risulta dannosa, può salire a 4% mol)
  • massimo punto di rugiada idrocarburi: -2°C (tra 0,1 e 70 bar)
  • massimo punto di rugiada acqua: -8°C (a 70 bar)
  • minino numero di metano MN: 65

L’articolo 8 della Direttiva 2009/73/EC per la realizzazione di un singolo e competitivo mercato europeo del gas, e per l’interoperabilità delle reti (connessione delle reti, qualità del gas, odorizzazione e pressione), prescrive la stesura di regole tecniche appropriate. Dato che a tutti gli effetti il biometano è equivalente al gas naturale, con cui è perfettamente intercambiabile, da principio si riteneva che a questo scopo bastasse il rispetto dei normali Codici di Rete, ai quali devono ottemperare tutti i gas immessi nei metanodotti. Ad un esame più approfondito della materia, ci si è resi conto tuttavia che le specifiche dei Codici di Rete, ed in generale le norme qualitative del gas naturale, non contemplano alcune delle impurità che possono essere contenute nei biogas, e non compaiono invece nel gas naturale. Un esempio tipico è quello dei silossani. Essi sono prodotti a base di silice, che possono essere contenuti nel biogas prodotto nelle discariche di RSU, e nel biogas prodotto a partire da reflui fognari, a causa dei detersivi che li impiegano. Possono essere presenti anche nel biogas prodotto da digestione di altre biomasse, se nel digestore sono impiegati composti antischiuma che li contengono. I silossani svolgono azione abrasiva sulle parti in movimento, e sono dannosi in particolare per i motori, perchè  ne danneggiano soprattutto sensori, catalizzatori e candele d’accensione. Anche altre sostanze che non sono contemplate normalmente dai Codici di Rete possono essere presenti nel biometano. Quindi, nonostante la grande somiglianza, serviva una norma specifica per il biometano. Per questa ragione il CEN/TC 408, col mandato CE (M/475), ha pubblicato nel 2016 una specifica per il biometano idoneo all’iniezione nei metanodotti, la EN 16723-1 “NG and  biomethane for use in transport and biomethane for injection in the natural gas network – Part 1: Specifications for biomethane for injection in the natural gas network”.

 

 

 

La EN 16723-1

A compimento del Mandato M/400 della CE, un altro comitato tecnico, il CEN/TC 234/WG 11, pubblicò nel 2015 la specifica per il gas naturale distribuito in rete, cioè la EN 16726:2015 “Gas infrastructure – Quality of gas – Group H”. La nuova EN 16723-1 deve rispecchiare la EN 16726, aggiungendo nuovi requisiti a copertura di quelle sostanze che, non essendo normalmente contenute nel gas naturale di origine tradizionale, non sono coperte dalla EN 16726.

 

Requisiti principali della EN 16723-1, biometano
(aggiuntivi rispetto a quelli della EN 16726:2015)

  • condizioni di riferimento (ISO): 15 °C e 101,325 kPa (1 bar).
  • contenuto massimo di silice: 0,3÷1,0 mgSi/m3 (in funzione del grado di diluizione del biometano nel gasdotto)
  • contenuto massimo di ossido di carbonio, CO: 0,1% mol (derivante da CLP-Regulation (EC) No 1272/2008)
  • contenuto massimo di ammoniaca NH3: 10 mg/m3
  • contenuto massimo di ammine: 10 mg/m3

Quando è dimostrabile la totale assenza di acqua allo stato liquido, non è necessario il rispetto del limite degli ultimi due parametri. Il biometano deve essere libero da impurità, ed i contenuti di olio proveniente dai compressori e di polveri devono essere sufficientemente bassi da non rendere il biometano inaccettabile per il trasporto e l’impiego in tutte le applicazioni finali. La EN 16723-1 consiglia l’adozione di filtri che trattengano il 99% delle polveri di dimensioni superiori a 5 μm, ed il 99% dei liquidi con gocce di diametro ≥ 10 μm.

 

Note

(1) il biogas è una miscela di composizione varia, anche in funzione del sistema produttivo e della biomassa d’origine. In genere contiene 50-60% di metano (CH4), 30-40% di anidride carbonica (CO2) con piccole quantità di altri gas (es. azoto, ossido di carbonio, ammoniaca ecc.), e tracce di impurità varie. Il biometano è il risultato della purificazione del biogas, che ne può rimuovere quasi completamente tutti i componenti diversi dal metano.

(2) fonte: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH

 

Acronimi

CE = Commissione Europea

CNG = Compressed Natural Gas

COP = Conference Of Parties, convegno indetto periodicamente nell’ambito della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC).

GHG = greenhouse gas, gas a effetto serra

WTW = processo dal pozzo alla ruota di un carburante, cioè dalla estrazione/produzione fino all’impiego sul veicolo