Impianti a biogas, piccole centrali elettriche regionali

Sebbene la tecnologia del biogas sia avanzata e pronta all’uso, l’utilizzo della biomassa e dei fertilizzanti come fonte di energia in Svizzera è ancora molto limitato. Nel nostro Paese sono attualmente 44 impianti che producono biogas e lo immettono nella rete del gas. Solo nel 2022 sono stati collegati alla rete quattro nuovi impianti, tra cui il primo impianto industriale per la produzione di biometano da idrogeno verde e CO₂ presso la Regiowerk Limeco di Dietikon ZH. Inoltre, esistono centinaia di piccoli impianti che utilizzano il biogas prodotto direttamente sul posto e lo convertono in elettricità e calore in una piccola centrale termoelettrica a blocco.    

In questo modo il biogas contribuisce notevolmente alla sicurezza energetica, poiché le materie prime provengono dalle immediate vicinanze. Importante: in Svizzera non si coltivano piante per la produzione di biogas. I fornitori di gas svizzeri sono tra i pionieri nella produzione di biogas: nel 1997 a Samstagern ZH riuscirono per la prima volta al mondo a preparare biogas per essere utilizzato e a immetterlo nella rete del gas naturale. L’Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio WSL stima il potenziale di biogas da biomassa e di utilizzo sostenibile in Svizzera a circa 5 TWh.    

Il biogas si ottiene per lo più mediante fermentazione anaerobica

Nella produzione di biogas, le materie prime si suddividono in solide e liquide. I rifiuti biogeni liquidi vengono forniti attraverso tubature da aziende agricole e industriali o con autocarri. Il materiale solido, invece, deve essere frantumato con un trituratore e, idealmente, separato da sostanze estranee come metalli o plastica prima di poter essere immesso nell’impianto di biogas.

Il biogas è prodotto dalla fermentazione anaerobica di liquami, letame e residui organici. All’interno di un impianto di biogas vivono microrganismi isolati dall’aria che decompongono la materia organica e la trasformano in biogas grezzo. Questo processo biologico si chiama metanazione. Per la preparazione esistono tecniche diverse. Nei piccoli impianti si sono diffusi i processi a membrana. In una prima fase, detta di preparazione, dal biogas grezzo, composto dal 55-60% di metano (CH₄), circa il 40% di anidride carbonica (CO₂) e da una piccola percentuale di altri gas, vengono separate tecnicamente l’anidride carbonica e l’idrogeno solforato.  

Il biogas grezzo viene lavorato e successivamente immesso in rete

La separazione comporta un incremento del potere calorifico, ossia un miglioramento del contenuto energetico. Alla fine si ottiene un biogas con la qualità del gas naturale e un tenore di metano superiore al 96%. Dopo un aumento di pressione e l’aggiunta del tipico odore di gas tramite odorizzazione, il biogas può essere immesso nella rete. Concluso il processo di fermentazione, negli impianti di produzione di biogas rimane il cosiddetto liquame di fermentazione, che può essere utilizzato nei campi sotto forma di concime di fattoria raffinato. Le piante lo assorbono meglio rispetto a quello tradizionale. La migliore qualità di questo concime naturale permette di ridurre l’uso di fertilizzanti minerali tradizionali. Da una tonnellata di rifiuti organici si ricava una quantità di biogas che consente di percorrere circa 1000 chilometri in modo neutro dal punto di vista climatico. E per ogni metro cubo di biogas prodotto, si emettono circa 1,4 kg di CO₂ in meno rispetto alle colture convenzionali con concimi di fattoria.    

Oltre alla fermentazione anaerobica, anche la gassificazione idrotermale e la produzione di biocarbonio costituiscono interessanti tecnologie emergenti con un notevole potenziale di conversione quantitativa della biomassa. Per sfruttarle, tuttavia, l’infrastruttura svizzera per il biogas e gli incentivi agli attuali investimenti per gli impianti andrebbero notevolmente potenziati.

Gli impianti di biogas creano valore locale e chiudono i cicli della materia

Le nuove tecniche di fermentazione, ad esempio nel settore della fermentazione a secco, consentono una produzione sempre più efficiente di biogas. I moderni impianti di biogas possono rivelarsi utili anche per i Comuni più piccoli, dato che oggi funzionano già con 300 tonnellate di rifiuti biodegradabili. Grazie alla loro struttura modulare, possono essere adattati in modo flessibile alle esigenze individuali, con una capacità annua compresa tra 1000 e 6000 tonnellate. Consentono di produrre energia a basso impatto climatico dai residui organici e contemporaneamente compost di alta qualità per il suolo. La combinazione naturale di produzione di biogas e compostaggio è vantaggiosa e consente di risparmiare all’atmosfera circa 267 kg di CO₂ per tonnellata di rifiuti organici. Come dimostrano l’esempio dell’ARA di Berna e di altre sedi internazionali, ad esempio ad Augusta (D) o Sinsheim (D), in caso di necessità nei grandi impianti è possibile preparare a livello centrale anche volumi superiori con 60’000-75’000 tonnellate di biomassa all’anno e trasformarle senza problemi in preziosa energia CO₂-neutra.  

Oltre ai vantaggi per l’ambiente – in particolare la riduzione delle emissioni di CO₂ – ogni impianto di biogas contribuisce a rendere la Svizzera più indipendente dalle importazioni di energia straniera, aumentando così la sicurezza di approvvigionamento. Inoltre genera valore aggiunto locale e chiude i cicli della materia.