Se ti sei già chiesto cosa sono quegli enormi serbatoi bianchi presenti nei porti, o perché il gas naturale si è diffuso così tanto negli ultimi anni, la risposta va ricercata negli impianti GNL. In quest’articolo spiegherà in maniera chiara e senza inutili tecnicismi che cos’è un impianto GNL, a cosa serve e come funziona, dall’arrivo del gas fino al suo uso finale. L’obiettivo è sciogliere tutti i dubbi dell’utente nella fase iniziale: comprendere il concetto, i procedimenti chiave e le applicazioni, senza scopi e messaggi commerciali.
Che cos’è esattamente un impianto GNL
Un impianto GNL (Gas Naturale Liquefatto) è un’infrastruttura industriale progettata per la liquefazione, lo stoccaggio, il trasporto e/o la rigassificazione del gas naturale. Ce ne sono due tipi principali:
- Impianti di liquefazione: preleva gas naturale in fase gassosa e lo raffredda fino a circa –162 °C per poi trasformarlo in liquido. Dopo la liquefazione, ne riduce il volume di circa 600 volte, che facilita il trasporto via mare anche a lunghe distanze, per raggiungere luoghi privi di gasdotti.
- Terminale di rigassificazione: riceve il GNL in gassiere, lo conserva in serbatoi criogenici e in seguito lo riscalda per ripristinare il suo stato gassoso (rigassificazione) e immetterlo nella rete.
Entrambe le tipologie sono due elementi della stessa catena: produzione-liquefazione-trasporto-rigassificazione-distribuzione.
Perché avviene la liquefazione del gas naturale
Il gas occupa molto spazio. La liquefazione moltiplica di 600 volte la capienza nel trasporto, riduce i costi logistici e permette di trasportare le energie sulle isole, nelle regioni isolate o nei paesi privi di gasdotti. Per questo motivo il GNL è fondamentale per la sicurezza e la flessibilità del mercato del gas.
Come funziona un impianto GNL di liquefazione
Ogni progetto richiede tecnologie specifiche, ma un flusso tipico di solito include:
1) Pretrattamento del gas
Prima di raffreddarsi, il gas dev’essere ripulito per evitare che certi elementi si congelino e diventino un ostacolo.
- Disidratazione: eliminazione di acqua.
- Eliminazione di CO₂, H₂S e mercurio: evitano corrosione e formazione di solidi.
- Separazione di idrocarburi pesanti: per soddisfare i requisiti del GNL.
2) Compressione
Il gas viene compresso per migliorare l’efficacia del ciclo di raffreddamento e ridurre la pressione dei procedimenti.
3) Raffreddamento a cascata (liquefazione)
Vengono impiegati uno o diversi cicli di refrigerazione. I più comuni sono:
- Ciclo refrigerante misto (MR): mix di idrocarburi leggeri (metano, etano, propano, nitrogeno) ottimizzato per raffreddare gradualmente.
- Cicli a cascata: suddivisi in varie tappe con diversi elementi refrigeranti (propano, etano/etano-propano, metano) che abbassano gradualmente la temperatura fino a 162 °C.
Il risultato è il GNL in fase liquida con basso contenuto di nitrogeno e altri gas.
4) Stoccaggio criogenico
Il GNL si conserva in serbatoi con doppia parete isolante (full containment). Sono progettati per ridurre al minimo il “boil-off gas” (BOG), vapori generati dalla differenza termica.
5) Gestione del boil-off gas
Il BOG viene ricompresso e riliquefatto o usato come combustibile nell’impianto stesso, evitando perdite ed emissioni.
6) Trasporto su navi gassiere
Il GNL viene trasferito tramite bracci criogenici sulle barche, in condizioni di sicurezza e temperatura controllata.
Come funziona un terminale di rigassificazione
Quando il GNL giunge a destinazione, il procedimento si inverte:
1) Scarico e conservazione
La nave attracca e trasferisce il GNL in serbatoi criogenici. Viene monitorata la temperatura, il livello e la pressione in maniera continuativa.
2) Pompaggio ad alta pressione
Le pompe criogeniche immettono il GNL nei vaporizzatori. Viene migliorata l’efficacia pompando il liquido prima di scaldarlo.
3) Vaporizzazione (rigassificazione)
Il GNL viene scaldato per tornare allo stato gassoso tramite varie tecnologie:
- Vaporizzatori di acqua di mare (Open Rack Vaporizer, ORV): scambiatori che usano l’acqua di mare come fonte di calore.
- Vaporizzatori sommersi a combustione (SCV): bruciano il gas per riscaldare l’acqua, che, a sua volta, riscalda il GNL.
- Vaporizzatori a circuito chiuso: usano glicolo o altri fluidi termici riscaldati da caldaie o energie residue.
- Soluzioni integrate con calore residuo industriale o geotermia: per migliorare l’efficienza energetica.
4) Condizionamento e consegna
Il gas rigassificato viene misurato, analizzato e condizionato (se necessario anche odorizatto) per poi essere immesso nella rete rispettando determinate specifiche di pressione e qualità.
Elementi chiave che vedrai in un impianto GNL
- Serbatoi criogenici di ampio diametro con sistemi di contenimento e rilevamento.
- Bracci di caricamento per un trasporto sicuro verso/da le navi.
- Compressori e bombe criogeniche.
- Scambiatori di calore a piastre, spirale o fascio tubiero.
- Unità di trattamento del gas (dolcificazione e disidratazione).
- Sistemi di sicurezza: rilevamento di gas e fuoco, interblocchi, sfiati di pressione, dighe di contenimento.
- Sala di controllo con DCS/SCADA per un funzionamento continuo.
Sicurezza e ambiente: le basi
- Sicurezza nei procedimenti: il GNL è metano quasi puro. Non è tossico, ma criogenico e, evaporando, forma nubi fredde che possono spostare l’ossigeno. Per questo motivo ci sono zone specifiche, ventilazione, rilevamento e processi molto elaborati.
- Emissioni: l’obiettivo è ridurre al minimo le fughe di metano e ottimizzare il BOG. I terminali moderni effettuano procedimenti di recupero e riliquefazione e, ove non è possibile, ossidazione controllata.
- Uso dell’energia: la liquefazione è la parte più intensa. Gli impianti adottano turbomacchine efficienti, integrazione termica e, in alcuni casi, energia elettrica rinnovabile per ridurre l’impronta di carbonio.
- Impatto termico: se viene impiegata l’acqua di mare per vaporizzare, si controlla la temperatura e la clorazione per proteggere l’ambiente marino.
Dove viene utilizzato il GNL
Picchi di domanda: i terminali e gli impianti satellite hanno lo scopo di stoccaggio stagionale per coprire i picchi di consumo.
Fornitura alla rete: dopo la rigassificazione, il gas alimenta centrali elettriche, industrie e abitazioni.
Gas virtuale (Small-Scale LNG): il GNL può spostarsi in cisterne criogeniche via terra per rifornire industrie distanti dalla rete.
Trasporto: il GNL come combustibile riduce le emissioni di SOx e particolato nelle navi e nei camion pesanti rispetto ai combustibili classici.