La terza parte di “La nuova frontiera del gas naturale”uno studio in tre parti dedicato alle tecnologie del gas naturale.
Il mercato mondiale del gas ha ricevuto un grande ed innovativo impulso grazie alle nuove tecnologie sviluppate per la produzione, la liquefazione, il trasporto, la rigassificazione e la commercializzazione del gas naturale.
Il processo completo coinvolge il gas naturale, una volta estratto dal giacimento e portato in superficie, subisce un trattamento per eliminare acqua, azoto, anidride carbonica ed altre impurità. Dopo questa depurazione dalle sostanze estranee, viene pompato, tramite condotte sotterranee o sottomarine, ai terminali di liquefazione. Tradizionalmente si trovano in riva al mare, in prossimità delle banchine per il trasporto delle navi, ma sono già in produzione i primi impianti FLNG interamente galleggianti, ovvero impianti posti direttamente in mare e dedicati alla purificazione, al trattamento e allo stoccaggio del gas naturale liquefatto.
Là liquefazione è il primo processo fondamentale: il gas viene progressivamente raffreddato fino al di sotto di -161,4 °C e subisce un cambiamento di stato fisico, passando alla forma liquida. Ciò consente di compattare 620-630 m3 in un unico metro cubo3 di gas naturale. Questo cambiamento di stato avviene negli impianti di liquefazione che comprendono sezioni di preraffreddamento, estrazione e frazionamento dei residui di componenti pesanti. Una volta liquefatto, il gas viene stoccato in grandi serbatoi dotati di un efficiente sistema di isolamento termico che consente di mantenere il gas immagazzinato al di sotto della temperatura di evaporazione per un tempo indefinito.
IL magazzinaggio è il processo di stoccaggio del gas naturale in forma liquida, a una temperatura che va da circa -160°C a un’atmosfera, a -110°C a 20 atmosfere. Riducendo il volume del gas diventa più facile trasportarlo e, anzi, immagazzinarlo.
I serbatoi utilizzati sono coibentati e mantengono il GNL al di sotto della temperatura di liquefazione. Possono avere dimensioni e capacità diverse a seconda delle diverse esigenze di stoccaggio. Quelli criogenici sferici e più grandi possibili sono economicamente più vantaggiosi perché riducono al minimo la superficie di scambio termico rispetto al volume del serbatoio stesso.
Il GNL viene poi pompato a bordo di apposite metaniere dotate di serbatoi simili ai precedenti e di sistemi criogenici che consentono di mantenere il necessario isolamento termico durante tutto il successivo viaggio.
Una volta che la metaniera giunge a destinazione, il gas, sempre liquefatto, viene trasferito dalla nave ad un serbatoio di stoccaggio all’interno della rigassificatore, dove mantiene le stesse condizioni fisiche di trasporto. Quest’ultimo, il secondo elemento chiave della tecnologia, è un impianto industriale che consente di riportare il prodotto dallo stato liquido utilizzato nei trasporti marittimi allo stato gassoso utile al trasporto terrestre e al consumo finale. Gli impianti di rigassificazione possono essere realizzati a terra (su strutture onshore), oppure in alto mare (offshore), oppure su particolari terminali galleggianti ancorati al fondale marino detti “unità galleggianti di stoccaggio e rigassificazione”. (Unità galleggiante di stoccaggio e rigassificazione, FSRU), come l’antistante impianto Offshore LNG Toscana Livornoattivato nel 2013 o da Tundra Golarrecentemente attraccato al porto di Piombinovicino a livorno.
Il processo di rigassificazione del gas naturale liquefatto
Esistono anche vere e proprie isole artificiali (GBS, struttura basata sulla gravità), come il terminale GNL dell’Adriatico al largo della costa di Porto Viroin provincia di Rovigo, attivo dal 2009.
Gli impianti onshore vengono normalmente realizzati in strutture portuali, al fine di beneficiare del necessario supporto tecnico e logistico. Per motivi di sicurezza vengono spesso esclusi dal bacino portuale e si trovano sui moli in mare aperto. In Italia, la prima struttura mai realizzata è proprio di questo tipo – progettata e realizzata tra la fine degli anni Sessanta e attiva dall’inizio degli anni Settanta – e si trova a Panigaglia in provincia della Spezia.
All’interno del rigassificatore, il GNL viene inviato ad un vaporizzatore che, aumentando la propria temperatura, provoca il cambio di stato inverso con l’espansione del gas, che ritorna al suo stato fisico naturale. La variazione di temperatura avviene generalmente attraverso lo scambio termico in fasci tubieri tra gas liquido e acqua di mare, che cede il suo calore al gas; la pressione viene invece ridotta attraverso l’espansione del gas in appositi serbatoi. A questo punto il gas potrà essere immesso nella rete di distribuzione nazionale.
I rigassificatori possono essere abbinati a sistemi che richiedono l’utilizzo di basse temperature (ad esempio impianti di congelamento degli alimenti), riciclando così l’energia frigorifera con evidente risparmio energetico. Inoltre, l’acqua fredda in uscita da un rigassificatore può essere sfruttata come fonte fredda in un impianto di produzione di energia che sfrutta il gradiente termodinamico rispetto alla temperatura delle acque circostanti. In Italia, il Dipartimento di Ricerche Energetiche e Ambientali dell’Università di Palermo sta studiando queste possibili applicazioni.
