Gestire il Metano – Dal Mining di Bitcoin alla Produzione di Carburante Sostenibile per Jet

Trasformare il Metano da una Bomba Climatica a una Risorsa

Methane (CH₄), il principale componente del gas naturale, è un gas serra (GHG) 28 volte più potente del CO2. Pertanto, le emissioni di metano possono accelerare il riscaldamento globale a breve termine. L’unica “buona notizia” è che rimane 12 anni nell’atmosfera invece di secoli per il CO2.

Ma anche quando viene finalmente distrutto nella stratosfera, provoca comunque un effetto serra trasformandosi in CO2.

Quindi le emissioni di metano sono altrettanto, se non più, importanti delle emissioni di CO2 per quanto riguarda il clima, rendendolo uno dei gas serra più rilevanti.

Fonte: EPA

Il metano è prodotto da molte fonti, molte delle quali direttamente legate alle attività umane.

La prima è il combustibile fossile, con le perdite di gas naturale come fonte primaria, ma anche le perdite dalle miniere di carbone e dai giacimenti di petrolio.

Un’altra è l’agricoltura, che si verifica quando la materia organica fermenta in assenza di ossigeno. Questo avviene principalmente nel sistema digestivo di animali ruminanti come bovini, ovini e capre (fermentazione enterica). Tuttavia, può verificarsi anche nelle risaie allagate e in qualsiasi cumulo di materia organica con scarsa ossigenazione.

Infine, un’altra fonte importante sono le discariche, ricche di materia organica sepolta che si decompone in metano. Gli impianti di depurazione delle acque reflue sono un’altra fonte simile di materia organica che produrrebbe biogas se lasciata indisturbata.

Fonte: EPA

Il metano potrebbe rappresentare un problema ancora più grande a causa del “ghiaccio infuocato”, una forma di metano solidificato (idrati di metano) presente negli abissi oceanici, nonché depositi di metano intrappolati nel ghiaccio dell’Artico.

Il riscaldamento climatico potrebbe destabilizzare queste riserve naturali di metano, provocando più emissioni, più riscaldamento, più destabilizzazione, in un ciclo di retroazione catastrofico. Abbiamo discusso più in dettaglio questo argomento in “Gestire il Metano potrebbe essere la Chiave per Raggiungere gli Obiettivi Climatici – Da Dove Proviene e Cosa si Sta Facendo?”.

Ma non dovrebbe essere tutto pessimismo. Il metano è una risorsa energetica preziosa e una potente fonte di materiale organico che può essere utilizzato per scopi industriali.

Un nuovo metodo recentemente scoperto potrebbe persino aiutare a trasformare il metano proveniente dalle discariche in carburante sostenibile per jet.

Dai Rifiuti al Carburante per Jet

Una questione chiave nell’utilizzo del biogas è che richiede una delle due opzioni:

1. Costruire una vasta rete di gasdotti per trasportarlo verso centri industriali e urbani al fine di sostituire il gas naturale proveniente da combustibili fossili.
2. Trovare un modo per utilizzarlo sul posto.

Questa limitazione è dovuta al fatto che il biogas è molto volatile e non può essere trasportato in quella forma facilmente su lunghe distanze. È un idrocarburo molto diverso, con catene più lunghe (come il petrolio), che è facile da trasportare in forma liquida più densa.

Parallelamente, alcuni settori economici sono molto difficili da decarbonizzare, come l’aviazione, che dipende ancora al 100% da idrocarburi liquidi per fornire un carburante sufficientemente denso da alimentare il volo.

Quindi avrebbe molto senso raccogliere biogas da discariche e impianti di depurazione e trasformarlo in un prezioso carburante per jet.

Abbiamo discusso in dettaglio il biogas e il suo utilizzo attuale nel nostro articolo “Biogas a Impatto Zero – Le 5 Principali Azioni di Biomethano ”.

Plasma per la Produzione di Carburante per Jet

Ricercatori dell’Università di Sydney, Australia, e della Xi’an Jiaotong University in Cina hanno scoperto un modo per migliorare un metodo che utilizza il metano, chiamato plasma atmosferico non termico (NTP). Un grande vantaggio di questo metodo è che può prendere CO2 e metano e trasformarli in idrocarburi utili a temperatura ambiente, riducendo drasticamente il capitale necessario e la complessità del progetto.

Il problema del NTP è che è in grado di produrre solo composti idrocarburici molto semplici come l’acido formico (HCOOH), l’etanolo (CH3CH2OH), l’isopropanolo (CH3CHOHCH3) e l’acido acetico (CH3COOH).

In una pubblicazione scientifica intitolata “Idrocarburi a Catena Lunga da Upcycling di Biogas mediante Plasma Non Termico”, pubblicata sul Journal of the American Chemical Society, i ricercatori hanno annunciato di essere riusciti a generare idrocarburi più complessi usando il metodo NTP.

Fonte: JACS

Hanno scoperto che quando si utilizza il NTP su una miscela gassosa ricca di metano e povera di CO2, il risultato finale contiene molti più idrocarburi complessi. Produce anche prodotti gassosi, principalmente syngas (H2 e CO), oltre ad alcoli e acidi in fase liquida.

Il syngas è la materia prima principale per quasi tutta l’industria petrolchimica. I prodotti ossigenati, come alcoli e acidi carbossilici, possono essere convertiti anche in idrocarburi saturi a catena lunga.

Fonte: JACS

Quindi, la maggior parte del metano (biogas) proveniente dalle discariche può essere convertita in materie prime petrolchimiche e idrocarburi liquidi a catena lunga utilizzati per produrre carburante per jet.

Processo Efficiente e Verde

La ciliegina sulla torta è che, controllando la concentrazione di metano, i ricercatori sono riusciti a controllare la composizione del prodotto finale.

Quindi il processo potrebbe essere ulteriormente perfezionato per ottenere l’idrocarburo esatto necessario per produrre carburante per jet a impatto zero dalle emissioni di metano.

Poiché il NTP crea un plasma in condizioni atmosferiche, non richiede calore né pressione. Questo riduce drasticamente il fabbisogno energetico, il che significa che il processo potrebbe essere interamente alimentato da fonti di energia rinnovabile.

La Fine degli Sprechi di Metano

Questa nuova applicazione del plasma per trasformare il metano in carburante per jet è una delle tante innovazioni che cercano di utilizzare il metano finora sprecato.

Un altro esempio di tale innovazione è l’uso del metano di scarto per il mining di Bitcoin. Questo è particolarmente rilevante per il metano proveniente da fonti come pozzi petroliferi remoti o miniere di carbone. Questo tipo di metano viene solitamente bruciato, sprecando energia, e gran parte del metano viene rilasciata nell’atmosfera non bruciata.

Ciò dimostra come le critiche a breve termine alle innovazioni, come il consumo energetico di Bitcoin e delle criptovalute, o l’impossibilità di rendere il carburante per jet “verde”, siano spesso miopi e non tengano conto della possibilità di sinergia tra le nuove tecnologie.

Aziende di Utilizzo del Metano

1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)

Greenlane è specializzata nell’upgrade del biogas, ovvero nel processo di aggiungere la generazione di biogas a impianti esistenti come impianti di depurazione delle acque reflue o discariche. Con 140 sistemi distribuiti a livello globale, è la numero 1 del settore.

Fonte: Greenlane

Greenlane è molto più avanti rispetto alla concorrenza per il volume totale di biogas prodotto con le sue macchine, persino rispetto a giganti industriali come Air Liquide. Vale anche la pena notare che, ad eccezione di Air Liquide e Wartsila (per i quali il biogas è solo una piccola parte dell’attività totale), i principali concorrenti di Greenlane come Prodeval, DMT o Bright biomethane non sono quotati in borsa.

Fonte: Greenlane

L’azienda offre 3 diverse tecnologie per la produzione di biogas (membrane, lavaggio con acqua e PSA – Pressure Swing Adsorption), la più adatta a seconda delle condizioni locali e della materia prima. Questo consente la rimozione dal gas di contaminanti come azoto, CO2, ossigeno o impurità potenzialmente tossiche.

Nel settembre 2023, Greenlane ha lanciato una nuova linea di prodotti con progetti chiave per ogni settore di generazione di biogas (residui di canna da zucchero, discariche, letame, ecc.).

È l’unico fornitore in grado di offrire tutte e 3 le soluzioni, rendendolo una buona scelta per i clienti interessati ad adottare la tecnologia migliore per le loro circostanze uniche.

Fonte: Greenlane

Un settore chiave di crescita per l’azienda sarà il Brasile (una potenza agricola globale), dove ha recentemente firmato un accordo per avviare una produzione su scala industriale.

L’accordo è stato firmato con ZEG Biogás, al 50% di proprietà di VIBRA, precedentemente l’unità di distribuzione carburante di Petrobras, la compagnia petrolifera nazionale. L’obiettivo è raggiungere la produzione in oltre 75 siti entro 5 anni.

Poiché non è un produttore di biogas, ma un venditore di macchinari per produrlo, Greenlane dovrebbe essere vista come un’azione di tipo “pick and shovel”, con le sue vendite che riflettono il ritmo di adozione delle soluzioni biogas a livello globale. È anche l’azione più grande quotata in borsa in questa categoria.

Come azienda specializzata in soluzioni ingegneristiche per raccogliere biogas, Greenlane dovrebbe trarre grandi benefici dai continui miglioramenti nella monetizzazione e nell’utilizzo di questa risorsa. È in grado di ottenere biogas non solo dalle discariche ma anche da grandi siti agricoli, consentendole di coprire e rendere utili 2 delle 3 principali fonti di emissioni di metano.

2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)

BioKraft vende e produce biogas in Svezia (230 GWh di biogas e bioLNG), Norvegia (155 GWh di bioLNG) e Corea del Sud (60 GWh di biogas compresso).

Nell’aprile 2023, l’azienda ha deciso di entrare nel mercato tedesco con una generazione futura di 240 GWh in 2 progetti previsti per il completamento nel 2025.

Ha un totale di 875 GWh di biogas e 825 GWh di nuovi progetti di bioLNG in cantiere, previsti per il completamento entro il 2025-2026.

Ciò aumenterebbe la capacità produttiva attuale di 445 GWh a 1.200 GWh entro il 2026. L’obiettivo a lungo termine dell’azienda è raggiungere un totale di 3 TWh (3.000 GWh) entro il 2030. Quasi tutti i nuovi progetti forniranno la materia prima da letame e rifiuti agroindustriali.

Fonte: Biokraft

L’azienda ha subito alcune perdite a causa dei bassi prezzi di vendita di energia e gas negli ultimi trimestri, soprattutto in Scandinavia. Questo rende l’azienda in parte una scommessa su una ripresa dei prezzi del gas europeo.

Questa fornitura di metano potrebbe in seguito essere ulteriormente utilizzata con il plasma per la produzione di carburante per jet o syngas, migliorando la redditività di queste operazioni.

Tra i suoi aggressivi obiettivi di crescita e la sua attuale non redditività, Biokraft è la scelta migliore per gli investitori disposti a correre un rischio e scommettere sul ritorno dell’azienda, in parte grazie al suo ingresso nel mercato tedesco e forse a un’inversione del mercato del gas dell’UE nel suo complesso.