I biogas stanno vivendo un nuovo slancio, con solide prospettive di crescita degli investimenti, pur con alcuni ostacoli normativi e tecnici da rimuovere per usufruire appieno dei benefici di questa tecnologia.
Il rapporto “Outlook for Biogases and Biomethane”, pubblicato dalla Iea (link in basso), rileva che dal 2020 sono state introdotte oltre 50 nuove politiche a sostegno del biogas, a fronte di un crescente riconoscimento dei suoi vantaggi da parte di numerosi Paesi.
Le tecnologie e le catene di approvvigionamento necessarie per la produzione sono mature. Biogas e biometano vengono prodotti in prossimità dei luoghi di consumo, la maggior parte dei materiali necessari tende ad essere di provenienza nazionale e possono contribuire a creare occupazione e reddito per le comunità rurali.
Inoltre, i biogas sono fonti di energia distribuibili, il che può contribuire a bilanciare domanda e offerta, e in particolare il biometano può essere utilizzato senza modifiche sostanziali alle infrastrutture del gas esistenti.
“Biogas” e “biometano”: facciamo chiarezza
Il biogas è una miscela di metano, CO2 e piccole quantità di altri gas, prodotta dalla digestione anaerobica di materia organica in un ambiente privo di ossigeno. La sua esatta composizione dipende dal tipo di materia prima e dal processo di produzione.
Il contenuto di metano del biogas varia tipicamente dal 45 al 75% in volume e viene solitamente prodotto utilizzando le seguenti tecnologie:
- biodigestori: si tratta di sistemi ermetici (ad esempio contenitori o cisterne come quelli in foto) in cui il materiale organico viene decomposto da microrganismi presenti in natura; contaminanti e umidità vengono solitamente rimossi prima dell’utilizzo;
- sistemi di recupero del gas di discarica: la decomposizione dei rifiuti solidi urbani in condizioni anaerobiche nelle discariche produce biogas; può essere catturato utilizzando tubazioni e pozzi di estrazione, insieme a compressori, per indurre il flusso verso un punto di raccolta centrale;
- impianti di trattamento delle acque reflue: possono essere dotati di digestori anaerobici per stabilizzare e ridurre il volume dei fanghi di depurazione; gli impianti di trattamento delle acque reflue possono anche trattare rifiuti provenienti da industrie biologiche come la cellulosa e la carta.
Il biometano (talvolta definito anche “gas naturale rinnovabile”) è una fonte di metano quasi pura, ed è quindi estremamente simile al gas naturale.
Viene prodotto principalmente attraverso l’upgrading del biogas, rimuovendo CO2, acqua e altri contaminanti, utilizzando metodi come il lavaggio ad acqua o la separazione a membrana. Il biometano può anche essere prodotto tramite gassificazione di biomassa solida seguita da metanazione, sebbene questa sia molto meno comune.
Potenziale e prospettive
Secondo il report, il consumo di biogas è in aumento, ma rappresenta ancora una quota relativamente piccola del mix energetico globale e circa il 3% della produzione totale di bioenergia (sommando anche biocarburanti liquidi e bioenergia solida). Intanto l’uso di biometano è aumentato a un tasso annuo del 20% negli ultimi 5 anni.
Per comprendere il potenziale del biogas a livello globale, l’Iea ha condotto un’analisi su oltre 5 milioni di località in tutto il mondo, rilevando che la produzione potrebbe già raggiungere l’equivalente di quasi 1 trilione di metri cubi di gas naturale all’anno (1000 mld mc) a partire da materie prime considerate “sostenibili”, come ad esempio rifiuti e residui che possono essere trattati con le tecnologie esistenti e senza competere con i sistemi alimentari. Questo volume corrisponderebbe a un quarto dell’attuale domanda mondiale annua di gas naturale.
Quasi l’80% del potenziale sostenibile di produzione di biogas si trova nelle economie emergenti e in via di sviluppo, guidate da Brasile, Cina e India (qui una mappa del potenziale globale).
La maggior parte del potenziale rimane però non sfruttato: secondo la Iea soltanto il 5% circa del potenziale totale per la produzione sostenibile di biogas e biometano è attualmente utilizzato, quindi possiamo presumere sui 50 mld mc.
Entro il 2050, sviluppando questo potenziale si avrebbe anche una contestuale riduzione dei costi medi del 20%, trainata principalmente dall’aumento delle rese agricole, dagli effetti dell’apprendimento tecnologico e dalle economie di scala.
“Biogas e biometano potrebbero svolgere un ruolo molto più importante nel sistema energetico mondiale, soprattutto in un momento in cui la sicurezza energetica e la produzione locale sono priorità assolute per molti governi”, ha affermato in una nota il direttore esecutivo dell’Iea, Fatih Birol .
“Il potenziale – ha aggiunto – è particolarmente significativo nelle economie emergenti e in via di sviluppo, che ospitano quasi l’80% delle materie prime che potrebbero essere utilizzate per produrre biogas in modo sostenibile”.
Costi e investimenti
I costi di produzione del biometano sono attualmente compresi in una forbice tra 10 e 30 dollari per gigajoule (GJ).
I mercati emergenti e le economie in via di sviluppo in Asia presentano in genere i costi più bassi, con 40 mld mc disponibili a meno di 10 $/GJ.
Il report fa notare che circa 45 miliardi di metri cubi di potenziale di biometano potrebbero essere sfruttati in diverse parti del mondo a un costo pari o inferiore ai prezzi all’ingrosso del gas naturale.
Per colmare il divario di competitività con questa fonte fossile vanno valutate anche le esternalità positive del biogas: contribuisce a prevenire i danni ambientali causati dalla dispersione dei rifiuti ed evita le emissioni di metano che altrimenti si sarebbero verificate.
L’applicazione coordinata delle migliori pratiche per la gestione del metano (soprattutto delle relative perdite) è inoltre essenziale per sostenere la sostenibilità ambientale del biogas.
I dati analizzati suggeriscono che gli attuali impianti di biogas e biometano emettono metano in una quantità compresa tra il 2% e il 5,5% della loro produzione, al di sopra dei livelli medi del settore petrolifero e del gas. Ma con il miglioramento di pratiche come lo stoccaggio chiuso del digestato, la combustione dei gas di scarico durante i processi di upgrading del biogas e i programmi di rilevamento e riparazione delle perdite, il dato è destinato a calare.
Sfruttare appieno il potenziale di produzione di biogas e biometano richiede però investimenti continui. Nel piano “Steps” della Iea (“Stated policy scenario”, che riflette le politiche energetiche dichiarate ufficialmente dai governi al momento dell’analisi), l’investimento medio annuo nella produzione salirà a oltre 15 miliardi di dollari entro il 2050, rispetto agli attuali circa 2 miliardi di dollari, come mostra il grafico in basso.
Questa tendenza si accelera nel piano “Aps” (“Announced pledges scenario”, che contempla gli obiettivi di lungo termine annunciati dai Paesi e i target internazionali vincolanti), con investimenti annuali che raggiungeranno quasi 45 miliardi di dollari entro metà secolo.
Le principali criticità
Seppur in espansione, queste tecnologie non sono esenti da criticità. I progetti di biogas tendono ad avere un elevato grado di specificità locale nella progettazione e nel mix di materie prime. Questo porta a una scarsa standardizzazione degli impianti, con tutto quello che ne consegue: costi più alti e tempi di autorizzazione incerti.
Possono inoltre essere soggetti a una combinazione di normative ambientali, agricole e di gestione dei rifiuti: soprattutto nelle località in cui mancano percorsi normativi specifici per il biogas o le autorità locali hanno una scarsa consapevolezza in materia, questo potrebbe prolungare ulteriormente gli iter autorizzativi.
L’ottenimento dei permessi può richiedere in media dai 2 ai 5 anni. Si tratta comunque di un tempo inferiore a quello medio per progetti di energie rinnovabili come il solare e l’eolico su larga scala, spesso rallentati principalmente dalle lunghe attese per ottenere la connessione alla rete elettrica.
I tempi per l’allacciamento degli impianti a biometano tendono ad essere invece relativamente più brevi (circa 1 anno). La vicinanza dell’impianto all’infrastruttura del gas esistente consente un importante vantaggio. L’analisi Iea rileva che il 30% del potenziale di biometano in Europa si trova a meno di 10 km da un gasdotto di trasmissione.
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