GNL e bio-GNL – il passaggio a energie più ecologiche per il trasporto delle merci

La crescita economica e l’aumento della popolazione mondiale hanno innescato un significativo incremento della domanda di energia: si prevede che il consumo globale di energia raddoppierà entro il 2050 rispetto ai livelli del 2020. Considerato l’attuale contesto geopolitico, sarà ancora più necessario diversificare le fonti energetiche nel prossimo futuro.

Per soddisfare questo nuovo livello di richiesta, è necessaria un’ampia gamma di risorse energetiche. Il gas naturale è abbondantemente disponibile ed è riconosciuto come il combustibile fossile più pulito, quindi svolgerà senza dubbio un ruolo importante nell’affrontare questo problema. Anche i biocarburanti possono essere considerati una valida alternativa per contribuire a creare una serie di energie più pulite e sostenibili.

Gas naturale liquefatto: perché utilizzare il GNL e il bio-GNL come energie alternative per i veicoli?

Il gas naturale si trova prevalentemente in località remote in tutto il mondo, il che rende il trasporto e i relativi costi una vera e propria sfida. Di conseguenza, prima della distribuzione, il gas viene raffreddato criogenicamente a una temperatura di -162°C per produrre gas naturale liquefatto (GNL). In quanto liquido, il GNL è molto più sicuro ed economico da trasportare e stoccare, poiché occupa uno spazio fino a 600 volte inferiore rispetto allo stato gassoso. Lo stesso vale per il bio-GNL, la cui densità e proprietà fisiche sono paragonabili a quelle del GNL. Il bio-GNL è la versione biocarburante del gas, derivata interamente da fonti rinnovabili.

Il GNL è un combustibile pulito e più ecologico, che emette meno anidride carbonica di altri combustibili fossili. È anche molto più sicuro ed efficiente da trasportare quando viene raffreddato e trasformato in liquido: è 639 volte meno voluminoso del gas naturale, riducendo enormemente i costi di trasporto.

Gas naturale contro GNL e bio-GNL in termini di densità
Densità del gas naturale (GN)= 0.68 kg/m3
Densità del GNL= 426.00 kg/m3

Questo significa che 1.0 kg di GN richiede un volume di 1.47 m3; mentre 1 kg of GNL richiede solo un volume di 0.0023 m3. È quindi possibile inserire la stessa quantità di GNL in un volume molto più piccolo. 1.47 m3 diviso 0.0023 m3 è uguale a 639.

Il bio-GNL ha densità e proprietà fisiche simili a quelle del GNL; tuttavia, il primo viene sottoposto ad un trattamento per rimuovere i contaminanti e creare una composizione chimica paragonabile a quella del secondo.

Il GNL è il combustibile fossile più pulito, poiché la maggior parte delle impurità e degli idrocarburi più pesanti vengono eliminati durante la liquefazione. Di conseguenza il GNL ha un contenuto relativamente basso di ossidi di azoto (NOx) e di altri gas serra, tra cui la CO2. Secondo un rapporto di FutureGas, il GNL rilascia fino al 90% in meno di NOx e fino al 70% in meno di CO2 rispetto ai carburanti tradizionali come la benzina o il diesel.

Il GNL può anche essere rinnovabile se ottenuto dalla digestione anaerobica dei rifiuti organici, dando origine al bio-GNL. In questo caso la materia prima biomassa viene sottoposta a fermentazione e trasformata in biometano, che dopo la purificazione viene convertito in gas di qualità. Questo processo consente il riutilizzo della materia organica e genera gli stessi benefici energetici del GNL puro.

Il GNL è un carburante a basse emissioni che si sta rivelando di particolare interesse per le flotte di trasporto merci, in quanto è possibile per un camion percorrere circa 1200 km con un solo serbatoio di carburante.

Come viene prodotto il GNL?

Il GNL viene prodotto in poche fasi:

1) Il gas naturale estratto deve essere purificato per rimuovere elementi indesiderati come acqua, anidride carbonica, mercurio e zolfo. Queste impurità congelerebbero durante il processo di liquefazione e potrebbero causare blocchi.

2) Inoltre, il gas naturale può contenere tracce di propano e butano, che devono essere filtrate per ottenere una purezza assoluta.

3) Il gas purificato viene poi liquefatto mediante l’uso di uno scambiatore di calore, che agisce come un’unità di refrigerazione per assorbire il calore del gas fino a raffreddarlo ad una temperatura di -162 °C. Questo processo trasforma il gas in un liquido limpido, incolore e atossico e consente di ottenere un’importante contrazione del volume.

4) Il GNL viene stoccato in contenitori isolati fino al trasporto su navi cisterna con serbatoi a temperatura controllata.

5) Dopo il trasporto, il GNL viene rigassificato e trasportato da gasdotti per fornire energia a case, aziende e industrie.

Il GNL viene trasportato in una nave apposita per il trasporto di GNL, detta anche metaniera.

Come viene prodotto il bio-GNL?

La produzione del bio-GNL è molto simile a quella del GNL puro e segue le stesse fasi generali. Tuttavia, la composizione del bio-GNL è più soggetta a impurità o agenti inquinanti e di conseguenza richiede un’attenzione meticolosa durante la prima fase della produzione, ovvero il processo di purificazione.

La depurazione rimuove contaminanti come ammoniaca (NH3), vapore acqueo (H2O), idrogeno solforato (H2S), metil-silossani, azoto (N2), ossigeno (O2), composti organici volatili alogenati (VOCs), monossido di carbonio (CO) e idrocarburi. Queste sostanze possono causare problemi operativi, soprattutto a causa della corrosione e possono comportare rischi per la salute e l’ambiente.

La rimozione di questi componenti dà origine al biometano, che è il biogas migliorato. Il biometano può essere utilizzato come carburante per i trasporti e può produrre elettricità e calore.

Costruzione di stazioni GNL e bio-GNL

Pur essendo entrambi fluidi inodori, non corrosivi e non tossici, il GNL e il bio-GNL trattato possono indurre asfissia, per cui occorre sempre prestare la massima attenzione in loro presenza. Poiché il GNL e la sua controparte biologica hanno un basso punto di ebollizione e un basso peso specifico (più leggeri dell’aria), in caso di fuoriuscita evaporano immediatamente nell’atmosfera.

Quando il GNL o il bio-GNL vengono utilizzati come carburante, vengono stoccati come liquidi in un serbatoio presso la stazione di servizio. Per conservare la forma liquida, il gas deve rimanere sempre ad una temperatura di -162 °C.

Per rifornire in sicurezza gli autocarri di GNL e bio-GNL, gli autisti e gli operatori devono adottare misure di protezione indossando scarpe di sicurezza, tute a maniche lunghe, guanti criogenici e occhiali di sicurezza.

TSG facilita la pianificazione, la progettazione, la costruzione e l’installazione di stazioni GNL/bio-GNL per le aziende che desiderano gestire stazioni pubbliche o stazioni private per le proprie flotte.

Una stazione GNL/bio-GNL è tipicamente regolata dai seguenti processi:

  • Scarico (trasferimento del GNL/bio-GNL dal rimorchio al serbatoio della stazione)
  • Stoccaggio di GNL/bio-GNL
  • Sistema di gestione del BOG (boil-off gas) (per evitare l’accumulo di pressioni elevate all’interno del serbatoio quando il GNL/bio-GNL inizia ad aumentare di temperatura)
  • Distributore di GNL/bio-GNL per la distribuzione
  • Distribuzione di LCNG (quando una linea LCNG viene aggiunta alla stazione, consentendo la fornitura sia di LNG che di CNG senza condutture).

Esempio di stazione GNL realizzata da AECOM e Shell in Francia (autostrada A10 – Parigi-Orleans). Il nostro team Gas di TSG France ha provveduto all’installazione di tutte le apparecchiature GNL e bio-GNL nel maggio 2021.

Il biogas può sostituire il gas naturale?

Il bio-GNL è attualmente utilizzato per integrare il GNL, ma l’Unione Europea (UE) mira a produrre in massa i biogas per applicazioni sia industriali che domestiche. Per raggiungere questo obiettivo, l’UE intende attuare politiche ambientali ed economiche per costruire un’economia a basse emissioni di carbonio, raggiungendo una riduzione dell’80-95% dei gas serra (GHG) entro il 2050.

Per raggiungere questo obiettivo, l’UE ha stabilito che entro il 2030 almeno il 32% di tutto il consumo energetico dovrà provenire da fonti rinnovabili. Questa politica prende in considerazione le statistiche del 2014, quando il 19,2% del consumo finale globale di energia proveniva da fonti rinnovabili, di cui la biomassa rappresentava il 14%. Nel maggio 2022 è stata presentata una proposta per aumentare l’obiettivo al 45% entro il 2030.

Anche superando le aspettative, la produzione di biogas non è sufficiente a sostituire completamente le fonti di energia non rinnovabili. Tuttavia, insieme ad altre energie per i trasporti, esistenti o di nuova concezione, come l’elettricità (attraverso le batterie o l’idrogeno), è possibile diversificare sufficientemente il mercato per gestire la crisi energetica, mantenendo e raggiungendo gli obiettivi di politica ambientale.

Nuovi servizi di energia TSG

TSG è il più grande fornitore di servizi e attrezzature del settore, con oltre 50 anni di esperienza. TSG è nota soprattutto per l’installazione e la manutenzione di stazioni tradizionali a combustibili fossili in 30 Paesi in Europa e in Africa, e punta alla transizione con i suoi clienti verso energie più pulite e sostenibili.

Con TSG Gas, siamo ora in grado di installare e mantenere stazioni di GPL, GNL/bio-GNL, LCNG/bio-GNL, CNG/bio-CNG e idrogeno. TSG fornisce soluzioni complete chiavi in mano, dal sopralluogo, alla progettazione, alla costruzione, alla gestione del progetto, alle opere civili, all’installazione delle apparecchiature e alla messa in funzione, supportate da un pacchetto di assistenza e manutenzione. Forniamo soluzioni adattabili per l’utilizzo di diverse fonti energetiche, sostenendo la transizione e la diversificazione energetica.

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