PRODUZIONE DI BIOGAS DA BIOMASSE DI SCARTO

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1 PRODUZIONE DI BIOGAS DA BIOMASSE DI SCARTO CLAUDIO COCOZZA UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BARI

2 La digestione anaerobica è un processo biologico per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas, costituito principalmente da metano e anidride carbonica; la percentuale di metano nel biogas varia a seconda del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all 80% circa.

3 La digestione anaerobica si può suddividere in quattro fasi Idrolisi: molecole organiche complesse vengono degradate in composti più semplici Acidogenesi: si formano gli acidi grassi volatili (p.e., acido acetico, propionico, butirrico e valerico), con produzione di ammoniaca, anidride carbonica e acido solfidrico quali sottoprodotti. Acetogenesi: le molecole semplici prodotte nel precedente stadio sono ulteriormente trasformate in anidride carbonica, idrogeno e principalmente acido acetico. Metanogenesi: si genera metano, anidride carbonica e acqua.

4 Biomasse di scarto Idrolisi Composti monomerici Acidogenesi Acidi grassi volatili Acetogenesi Acetato H 2, CO 2 Metanogenesi Biogas

5 La fase metanogena è quella più lenta e limitante Alta concentrazione di acidi grassi volatili (ph < 6.2) inibisce i batteri metanogeni Per favorire le condizioni metanogene è opportuno che sia bilanciato il rapporto tra biomasse già digerite (digestato) e biomasse da digerire. Il digestato funge da inoculo per le biomasse fresche e aiuta a tamponare l acidità della fase acidogena

6 Le tecniche di digestione anaerobica Digestione ad umido (wet): le biomasse fresche hanno un contenuto di sostanza secca < 10 % Digestione a secco (dry): le biomasse da digerire hanno un contenuto di sostanza secca > 20 %

7 Esempio di impianto di digestione anaerobica ad umido

8 Esempio di miscelatore

9 Esempio di impianto di digestione anaerobica a secco

10 REATTORE PER BIOMASSE AD ALTO TENORE DI SOSTANZA SECCA

11 Le temperature di processo La digestione anaerobica può essere condotta in condizioni mesofile (35-37 C) o termofile (circa 55 C). In impianti semplificati può avvenire in condizioni psicrofile (10-25 C)

12 Schema di impianto di biogas semplificato, senza riscaldamento rotovaglio serbatoio di stoccaggio biogas agli utilizzi frazione solida sistema galleggiante di raccolta gas vasca di raccolta e sollevamento lagone o vasca di accumulo

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15 Schema di impianto di biogas semplificato con riscaldamento sistema di copertura e raccolta biogas a singola o a doppia membrana rotovaglio biogas agli utilizzi vasca di raccolta e sollevamento frazione solida acqua calda energia elettrica biogas sistema di riscaldamento cogeneratore

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18 Le tecniche di digestione anaerobica Sistemi monostadio: tutte le fasi della digestione anaerobica avvengono in un solo digestore Sistemi multistadio: le fasi idrolitica e acidogena avvengono separatamente dalla fase metanogena

19 Esempio di digestione monostadio

20 Esempio di digestione anaerobica a doppio stadio

21 Biomasse adatte alla DA e loro resa in Biogas (m 3 per ton di solidi volatili) Materiali Deiezioni animali (suini, bovini, avicunicoli) Residui colturali (paglia, colletti barbabietole..) Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..) m 3 biogas/t SV Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione ) Fanghi di depurazione Frazione organica rifiuti urbani Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino )

22 Substrato Polpa di patata (91% umidità) Produzione m 3 /t 32 Grassi 1300 Grassi recuperati (polpa di grasso) Scarti della macellazione (solo sangue, letame non espulso, tessuti molli) Piante rizomatose 100 Glicerina tecnica 500 Scarti di pesce 300

23 Letame bovino (85-88% umidità) 54 Letame bovino (94% umidità) 22 Letame suino (85% umidità) 62 Letame suino (94% umidità) 25 m 3 /ton Pollina da allevamenti per carne o per uova (75% umidità) 103 Lettiera escrementi avicoli (60% umidità) 90 Insilato di mais 180 Erba fresca 200 Siero di latte 50 Grano, sfarinati, pane 538 Polpa di frutta e verdura (80% umidità) 108 Polpa di barbabietola da zucchero (78% umidità) 119 Melassa 633 Scorie solide di grano (grano) (93% umidità) 40 Scorie solide di grano (melassa) (90% umidità) 50 Scorie solide del malto (82% umidità) 99 Polpa di mais (80% umidità) 8

24 Prodotti della digestione anaerobica

25 Il biogas, prima del suo utilizzo, deve essere depurato In genere si pratica la desolforazione, per evitare danni da corrosione ai motori e alle attrezzature in genere, la deumidificazione e, in taluni casi, si rimuove anche la CO 2 per aumentare il potere calorifico del biogas

26 La trasformazione del biogas in energia Può avvenire per: combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica ; combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica; combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e di energia termica; uso per autotrazione come metano al 95%.

27 GESTIONE DEL DIGESTATO Il digestato può essere separato, p.e. tramite centrifuga, in una fase liquida ed in una solida La fase liquida viene riutilizzata come inoculo nel ciclo produttivo; può essere smaltita per fertirrigazione può essere avviata a depurazione La fase solida viene avviata alla produzione di compost di qualità e/o servire anch essa da inoculo nei successivi processi

28 La frazione liquida del digestato può essere distribuita in campo tramite apposite macchine o direttamente per fertirrigazione se l impianto di D.A. è vicino ai terreni recipienti

29 VANTAGGI DELLA D.A. produzione di energia da fonte rinnovabile; miglioramento dell'economia delle aziende zootecniche e/o agricole; minori emissioni di gas-serra; migliore gestione delle emissioni in atmosfera

30 Grazie per l attenzione

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