Experimental investigation on SNG production from biomass gasification

Since Natural Gas (NG) is not an unlimited resource and greenhouse gas emissions are continuously increasing, the option to replace it with Synthetic Natural Gas (SNG) is being considered interesting. This thesis has been fully carried out at TU Wien (Austria) and focuses on the study of a concept for SNG production by thermo-chemical gasification of biogenic residues and subsequent methanation. Results of thermodynamic investigation and experimental tests are presented. Different Product Gas (PG) compositions resulting from gasification processes are fed to a bench-scale Internally Circulated Fluidized Bed reactor (ICFB), where methanation takes place. By means of research on availability, effectiveness and price, Ni/Al2O3 has been identified as the optimal catalyst and the influence of parameters such as temperature and inlet flowrate on methanation efficiency has been analysed. The results obtained show that CO methanation is more favoured than CO2 and combined methanations. The desired temperature level was efficiently controlled thanks to the great heat transfer ability of the fluidized bed reactor. Methane yields up to 92 % are obtained in this experimental investigation. On the basis of the obtained results, this methanation process can become a well-established downstream technology for the Dual Fluidized Bed (DFB) gasification concept developed at the TU Wien.

Poiché il gas naturale (NG) non è una risorsa illimitata e le emissioni di gas serra sono in continuo aumento, parte della ricerca internazionale si sta focalizzando sulla possibilità di sostituirlo con gas naturale sintetico (SNG). In questa tesi, interamente svolta presso la TU Wien (Austria), viene presentato un processo di produzione di SNG mediante gassificazione termochimica di residui biogenici e successiva metanazione. I risultati dell'indagine termodinamica e quelli dei test sperimentali sono presentati in questo lavoro di tesi. Diverse composizioni di gas prodotto (PG) risultanti dai processi di gassificazione sono alimentate ad un reattore a letto fluido a circolazione interna (ICFB) su scala reale, dove avviene la metanazione. Attraverso ricerche su disponibilità, efficacia e prezzo, il Ni/Al2O3 è stato identificato come catalizzatore ottimale ed è stata analizzata l'influenza sull'efficienza di metanazione di parametri come la temperatura e la portata in ingresso. I risultati ottenuti mostrano che la metanazione di CO è più favorita della metanazione di CO2 e di quella combinata. Il livello di temperatura desiderato è stato controllato in modo efficiente grazie alla grande capacità di trasferimento del calore del reattore a letto fluidizzato. In questa indagine sperimentale sono state ottenute rese di metano fino al 92%. Sulla base dei risultati ottenuti, la tecnologia considerata può diventare consolidata per il concetto di gassificazione a doppio letto fluido (DFB) sviluppato presso la TU Wien.