Metano sintetico
Il precursore del gas naturale sintetico (GNS)
Sebbene il metano sintetico e il gas naturale di sostituzione (SNG) siano in qualche modo simili, non sono identici. Il metano sintetico si riferisce al metano prodotto sinteticamente, mentre il GNS è un tipo speciale di metano sintetico le cui proprietà sono simili a quelle del gas naturale.
Il GNS è solitamente prodotto dalla conversione di fonti di carbonio come biomassa, rifiuti o carbone e ha proprietà chimiche simili a quelle del gas naturale. Viene spesso utilizzato come sostituto del gas naturale, in quanto può essere immesso nelle infrastrutture di gas naturale esistenti e utilizzato per gli stessi scopi del gas naturale.
Il metano sintetico, invece, può essere prodotto da varie fonti di carbonio e non ha necessariamente le stesse proprietà del gas naturale. Può essere utilizzato per una varietà di applicazioni, comprese quelle che non sono necessariamente compatibili con l’infrastruttura del gas naturale. Nella pratica, tuttavia, i termini vengono talvolta utilizzati come sinonimi, soprattutto quando si parla di metano sintetico o GNS come sostituto dei combustibili fossili.
Fabbricazione
Il metano sintetico può essere prodotto in vari modi. Tuttavia, il metodo esatto dipende dalle materie prime disponibili, dalle possibilità tecnologiche e dalle condizioni economiche.
- Gassificazione termica: In questo processo, un vettore di carbonio, come la biomassa, il carbone o i rifiuti, viene riscaldato in un ambiente a basso contenuto di ossigeno. Si ottiene così una miscela di gas composta principalmente da monossido di carbonio e idrogeno. Questo gas di sintesi viene poi convertito in metano grazie a un catalizzatore.
- Gassificazione della biomassa: Analogamente alla gassificazione termica, la biomassa viene gassificata ad alte temperature in un ambiente povero di ossigeno. Questo produce gas di sintesi, che viene poi purificato e convertito in metano.
- Metanizzazione del monossido di carbonio:In questo processo, il monossido di carbonio viene riscaldato con l’idrogeno per formare metano e acqua utilizzando un catalizzatore.
- Potenziamento del biogas:Il biogas, composto principalmente da metano e anidride carbonica, può essere potenziato per rimuovere l’anidride carbonica e aumentare il contenuto di metano.
Molti fattori influenzano la scelta del processo produttivo. Ad esempio, la disponibilità e il costo delle materie prime, l’impatto ambientale della produzione e le proprietà desiderate del prodotto finale giocano un ruolo decisivo.
Stoccaggio e trasporto
Lo stoccaggio e il trasporto del metano sintetico sono simili a quelli del gas naturale o del gas naturale sintetico (SNG). Il punto di partenza è la produzione di idrogeno dall’elettrolisi dell’acqua.
- Stoccaggio come gas naturale: Il metano sintetico può essere stoccato ad alta pressione come gas naturale compresso in contenitori pressurizzati in acciaio o materiali compositi. Un’alternativa poco ingombrante è lo stoccaggio come gas naturale liquefatto, dove il volume viene ridotto di un fattore 600 grazie a un rapido raffreddamento.
- Immissione nella rete del gas naturale: Immettendo il metano sintetico nella rete del gas naturale, esso può essere trasportato attraverso i gasdotti. Di solito è necessario un trattamento per rimuovere le impurità e garantire che il metano sintetico soddisfi gli standard della rete del gas naturale.
- Stoccaggio di prodotti chimici: Il metano sintetico può essere immagazzinato anche in forme chimiche. Ad esempio, sotto forma di idrati di metano o come derivati chimici, che possono essere convertiti in metano se necessario.
La scelta dei metodi di stoccaggio e trasporto è spesso interdipendente. Inoltre, la quantità, l’uso previsto, le infrastrutture disponibili e le considerazioni economiche sono fattori decisivi nella scelta dei metodi appropriati. Ogni metodo presenta vantaggi e svantaggi specifici in termini di costi, efficienza e sicurezza.
Vantaggi e svantaggi del metano sintetico
Vantaggi:
- Flessibilità: Il metano sintetico può essere utilizzato nelle infrastrutture di gas naturale esistenti e offre quindi una certa flessibilità nell’approvvigionamento energetico.
- Accumulo di energia: Poiché può essere immagazzinato e trasportato con relativa facilità, è un accumulatore di energia ideale a lungo termine.
- Riduzione delle emissioni: Se prodotto da fonti rinnovabili, può ridurre le emissioni di CO2 rispetto al gas naturale fossile.
Svantaggi:
- Costi di produzione: La produzione da energie rinnovabili può essere associata a costi elevati, soprattutto nelle fasi iniziali dello sviluppo tecnologico.
- Perdita di efficienza: Quando si utilizzano processi complessi come l’elettrolisi dell’acqua per convertire l’energia rinnovabile in metano sintetico, ciò può essere associato a una perdita di efficienza.
- Scalabilità: La produzione su larga scala di metano sintetico da fonti rinnovabili può essere limitata a causa di problemi di scalabilità e di risorse limitate.
Prospettiva
I ricercatori ritengono che i gas artificiali avranno una grande importanza in futuro, anche se la loro produzione è ancora oggi costosa e antieconomica. Tuttavia, lo sviluppo potrebbe creare nuovi mercati e opportunità commerciali sia per la produzione che per l’applicazione in vari settori come l’energia, i trasporti e l’industria.