Bio.Ret.E. - Fondazione Politecnico di Milano

Processi a membrana
Prevalentemente valutati in installazioni alla scala pilota, i sistemi a membrana comprendono due distinte tipologie di processo:
• processo ad alta pressione, in cui la separazione è condotta in fase gassosa da entrambi i lati della membrana;
• processo a bassa pressione, in cui l’allontanamento dei componenti separati che diffondono attraverso la membrana viene condotto per assorbimento in una
soluzione liquida.
I sistemi ad alta pressione utilizzano membrane in acetato di cellulosa in grado di separare piccole molecole semi-polari come CO 2 , H 2 O e H 2 S che, transi-
tando attraverso la membrana, diffondono nel permeato (Figura 3.8). L’efficienza del processo è governata, oltre che dalla permeabilità della membrana, anche
dalla pressione applicata e dalle temperature del flusso da trattare. La separazione è tale per cui anche una frazione di metano transita attraverso la membrana,
nonostante permeabilità molto più ridotte rispetto a quelle degli altri gas, con conseguenti esigenze conflittuali tra la concentrazione di metano nel flusso
depurato e quella persa nel permeato. La separazione ottimale della CO e dell’H S, contestualmente ad un elevata qualità del gas prodotto richiede così la
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realizzazione del processo su più stadi in serie, in configurazioni che prevedono il ricircolo del permeato più ricco di metano o la sua utilizzazione in caldaia
per ridurne le perdite in atmosfera. A titolo di esempio, un sistema tipo che comporta il raggiungimento di concentrazioni di metano nel biogas maggiori del
96% può prevedere l’utilizzo di tre membrane in serie, con livelli di perdite collocati su valori inferiori al 10% e con eventuali esigenze di trattamenti finali di
disidratazione e rimozione dell’H S residuo prima dell’immissione in rete o dell’utilizzo. Il biogas grezzo deve essere, altresì, disidratato e compresso prima
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dell’alimentazione al modulo membrane, che lavora su pressioni maggiori di 20 bar. Un esempio di configurazione impiantistica di questo tipo è riportato in
figura 3.9, mentre in Tabella 3.5 sono sintetizzate le consuete caratteristiche distintive principali del sistema.
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Figura 3.8: Principio di funzionamento di una membrana semi-permeabile (14)