Cina: tecnologie per estrarre metano dal biogas? 

Quando si parla di Cina e di biogas, molti immaginano subito i vecchi reattori sotterranei nei villaggi. Ma questo è già ieri. Adesso parliamo di scala industriale e pulitametano, che può essere pompato nel gasdotto. E qui ci sono delle insidie, di cui raramente si parla in bellissimi opuscoli.

Dalla materia prima al concentrato: dove si perde l'efficienza

Tutto dipende dalle materie prime. Il letame proveniente da un allevamento di bestiame è una cosa, i rifiuti organici della produzione alimentare sono un'altra. Composizione, umidità, stagionalità... Sulla carta la tecnologia è collaudata, ma nella pratica ogni nuovo oggetto comporta nuovi aggiustamenti. Un errore comune è sottovalutare la preparazione preliminare delle materie prime. Se le impurità, in particolare i composti organosilicici, non vengono rimosse, le costose membrane o gli adsorbenti possono essere rapidamente danneggiati.

Il processo stessoestrazione del metano(aggiornamento) è un intero zoo di tecnologie. Acqua pressurizzata (scrub con acqua), PSA (adsorbimento pressione-pressione), separazione a membrana, criogenia. In Cina, negli ultimi cinque anni, la favorita è stata la tecnologia a membrana. Sono più compatti, modulari e più facili da gestire. Ma il loro tallone d’Achille è la sensibilità alla qualità del flusso in entrata. Ho visto impianti che dopo sei mesi di funzionamento mostravano un calo di selettività del 15-20% a causa di un'essiccazione non ideale del biogas.

È importante considerare il ciclo completo e non una singola unità. Ad esempio, Chengdu Yizhi Technology Co. Nei suoi progetti spesso combina metodi. Prima una grossolana pulitura e asciugatura, poi una cascata di membrane. Il loro approccio, a giudicare dai progetti implementati, si basa sulla flessibilità: viene selezionato uno schema per la composizione specifica del gas e la purezza richiesta del metano (vuoi il 96%, vuoi il 99%). Sul loro sito webyzkjhx.rupuoi trovare casi, ma ci sono, ovviamente, storie di maggior successo. La vita era diversa.

Numeri su carta e nel rapporto di operazione

L’efficienza dichiarata dell’estrazione del metano è spesso marketing. Tutti scrivono più del 98%, ma raramente chiariscono che si tratta di un indicatore di laboratorio su un gas ideale. In una stazione reale, con fluttuazioni di carico, il 90-92% è già un ottimo risultato. E questo non tiene conto del consumo energetico dell'impianto stesso. Talvolta il consumo energetico di compressori e pompe fa la parte del leone in termini di benefici.

Un altro punto è la stabilità. Ho avviato l'installazione, l'ho portata in modalità metano 97%. E dopo una settimana il contenuto di CO2 nel prodotto ha cominciato ad aumentare. Le ragioni possono risiedere in piccole cose: cambiamenti della temperatura ambiente (influiscono sul funzionamento delle membrane), usura delle valvole nel PSA, semplice contaminazione dei filtri. Il personale locale non è sempre preparato per una diagnosi così subdola. Abbiamo bisogno di un servizio normativo chiaro, e questo significa spese operative aggiuntive, che spesso non vengono incluse nel preventivo.

Pertanto, quando vedi un progetto di un istituto, lo stesso Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., creato da Huaxi Technology, con un capitale sociale di 120 milioni di yuan, capisci che la loro forza non sta in una singola tecnologia, ma nella capacità di calcolare l'intera catena. Dal pozzo di ricezione del substrato all'unità di dosaggio commerciale del gas purificato. La loro nicchia sono le soluzioni chiavi in ​​mano complete in cui possono controllare tutte le variabili.

Attrezzatura: non sempre ciò che sembra

Il mercato delle attrezzature è surriscaldato. Decine di produttori offrono installazioni innovative. Ma molti li assemblano semplicemente con componenti acquistati: da lì un compressore, da qui i moduli a membrana, un sistema di controllo da un terzo produttore. I problemi iniziano con l’integrazione. Non c'è segnale, le pressioni non sono sincronizzate.

I produttori locali cinesi sono diventati molto forti nel settore dell’hardware. I loro compressori e recipienti a pressione sono all'altezza. Finora più debole con il riempimento intelligente: sistemi di analisi del gas in tempo reale e controllo adattivo. Spesso vengono installati cromatografi semplici con tempi di risposta lunghi. Per questo motivo, il sistema per una parte del tempo funziona alla cieca, senza ottimizzare i parametri per la composizione attuale.

È interessante osservare l'evoluzione. In precedenza, le tecnologie chiave venivano concesse in licenza dagli europei. Ora molte aziende, inclusa Yizhi Technology, stanno sviluppando le proprie composizioni di membrane e algoritmi di controllo. Ciò riduce il costo del progetto, ma aggiunge rischi. Ha partecipato all'accettazione di una di queste installazioni di membrane coltivate in casa. I primi tre mesi sono costanti aggiustamenti del regime fino a trovare la pressione e la temperatura ottimali. Adesso funziona, ma all’inizio ci sono stati molti problemi.

Economia: quando il rimborso non è la cosa principale

Si ritiene che il progetto ripaghi in 3-5 anni. Questo se si conta solo la vendita di metano. Ma in Cina, la forza trainante non è sempre più il profitto diretto, ma le normative ambientali. È più redditizio per un'impresa, soprattutto una grande, investire in un sistema di smaltimento dei rifiuti per ottenerebiometanoche pagare multe salate o avere problemi nel rinnovare la patente. Questo cambia l'approccio. Il cliente è meno esigente riguardo al periodo di ammortamento, ma richiede assoluta affidabilità e rispetto di rigorosi standard sulle emissioni.

Un’altra tendenza è l’integrazione nel concetto di produzione senza rifiuti. Il metano purificato viene utilizzato per rifornire i veicoli dell’azienda o per riscaldare i reattori. Il residuo solido dopo la fermentazione (digestato) viene utilizzato come fertilizzante. In tali schemi, l’efficienza del recupero del metano è solo uno dei tanti KPI. Ciò che è più importante è la stabilità complessiva del ciclo. Ho visto un progetto in un allevamento di suini, dove i guasti nel sistema di purificazione del gas paralizzavano tutta la logistica, perché i camion venivano riforniti con lo stesso gas.

È qui che si manifesta il valore degli istituti di design. Possono calcolare queste relazioni. Non limitarsi a vendere l’impianto, ma inserirlo nella mappa tecnologica dell’impianto. Sul sito webyzkjhx.rupresso Yizhi Technology questo è chiaramente visibile nelle descrizioni del progetto: l'enfasi è sulla sinergia tra le diverse fasi di lavorazione.

Guardare avanti: cosa ostacola e cosa muove

Il freno principale non è la tecnologia, ma i fattori soft. Mancanza di personale qualificato per la manutenzione. Difficoltà di collegamento alle principali reti del gas (qui c'è molta burocrazia). Imperfezione del sistema di certificazione e commercio del gas verde.

Ma i conducenti sono più forti. Sostegno del governo attraverso sussidi e prestiti agevolati. Obiettivi chiari di neutralità carbonica che si ripercuotono sulle regioni e sulle imprese. E, soprattutto, l’emergere di una domanda reale di crediti di carbonio. Un progetto di biogas può generarli e venderli, il che aggiunge attrattiva finanziaria.

Tecnologicamente penso che il futuro appartenga ai sistemi ibridi. Ad esempio, una combinazione di tecnologia a membrana per la purificazione di base e adsorbimento a ciclo breve (PSA) per la trasformazione del metano in condizioni di gas nella pipeline. Ciò garantisce sia un'elevata efficienza che una qualità di output stabile. Tali soluzioni sono già in fase di sperimentazione in installazioni pilota, anche in Cina.

Quindi, tornando alla domanda principale... Le tecnologie di estrazione del metano in Cina non sono più una questione se esistano o meno. Questa è una questione di scelta saggia, integrazione e, soprattutto, gestione del ciclo di vita dell'intero sistema. Il successo non si determina in laboratorio, ma sul posto, tra tubi, compressori e registri di dati giornalieri, dove ogni deviazione è visibile. Ed è qui che l'esperienza di attori come Chengdu Yizhi Technology Co. diventa fondamentale: sono passati dal progetto alla stazione operativa, dopo essersi fatti le ossa.