E buona norma prevedere un doppio anello per separare il gas in base alla sua qualità (Figura 26)

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1 Figura 24: Zone di influenza dei pozzetti delle reti centrale, perimetrale e di controllo. Si può osservare che, per un maggiore controllo ambientale, i volumi di influenza delle reti perimetrale e quella di controllo devono sovrapporsi. (Damiani e Gandolla, 1992) La prospettata suddivisione permetterebbe anche di separare gas di qualità diversa: la rete centrale aspirerà un gas con alto potere calorifico che potrà essere fruttato come fonte energetica, mentre le altre reti capteranno gas scadente che dovrà quindi essere smaltito, solitamente mandandolo in torcia. Il sistema di trasporto collegherà tutti i pozzetti aspiranti e convoglierà tutto il gas captato in un unico condotto: ciò potrà avvenire in più modi (Figura 25). 33

2 Figura 25: Possibili schemi di reti di trasporto. (Damiani e Gandolla, 1992) E buona norma prevedere un doppio anello per separare il gas in base alla sua qualità (Figura 26) Figura 26: Schema di una rete di trasporto a doppio anello con smaltimento di biogas in torcia ed al recupero energetico. (Damiani e Gandolla, 1992) Di solito il trasporto del gas avviene mediante condotte sospese in HDPE, le quali prevedono dei raccoglitori di condensa per evitare problemi di corrosione ed ostruzione (Figura 27). La captazione del gas, che avviene con aspiratori centrifughi, volumetrici o a pistone, deve essere adeguatamente regolata per evitare di ricadere all interno della soglia di 34

3 infiammabilità delle miscela biogas-aria, con relativo pericolo di esplosioni e per evitare che un aspirazione eccessiva finisca col captare ossigeno dall esterno e così peggiorare la qualità del biogas e del percolato. Al contrario, un aspirazione insufficiente causerebbe delle perdite di biogas nell ambiente. La soluzione ideale sarebbe quindi aspirare una quantità leggermente minore di quella prodotta dalla rete centrale e, nel contempo, rafforzare l aspirazione della rete periferica evitando pericolose emissioni. Figura 27: Reti di trasporto in HDPE con condotte sospese (Damiani e Gandolla, 1992) Prima dell utilizzazione finale il biogas viene inviato all impianto di pretrattamento per eliminare la presenza di sostanze indesiderate come H 2 O, CO 2, composti solforati e clorurati. Tali pretrattamenti permettono anche uno sfruttamento energetico ottimale del gas: in tal caso si deve verificare che la % di CH 4 finale sia abbastanza elevata (40% per la combustione in motore alternativo, 20% per la combustione in caldaia), e che il rapporto CH 4 /CO 2 sia maggiore o al limite uguale a 1 di modo da avere una combustione efficiente. 35

4 I sistemi di separazione applicabili sono : - separatori di condensa per gravità, - condensazione e separazione per gravità, - assorbimento tramite lavaggio del biogas, - adsorbimento su resine o carboni attivi, - separazione tramite membrane sintetiche Si noti che questi sistemi non permettono trattamenti economici e sono dunque utilizzati solo in caso di necessità. Un confronto tra queste tecnologie è riassunto in Tabella 1. Tabella 1: Confronto tra diversi sistemi di pretrattamento del biogas. Legenda: tecn. = valutazione tecnica; econ. = valutazione economica; imposs. = applicazione impossibile; neg. = giudizio negativo; suff. = giudizio sufficiente; pos. = giudizio positivo. (Gandolla e Dugnani, 1987) In Figura 28 e Figura 29 sono rappresentanti alcuni degli schemi discussi. 36

5 Figura 28: Schemi di principio dei sistemi di separazione della condensa. (Damiani e Gandolla, 1992) Figura 29: Condensatore con refrigerazione. (Damiani e Gandolla, 1992) A questo punto si può procedere al trattamento finale che consiste in una ossidazione delle sostanze componenti il biogas. Questo procedimento può essere effettuato senza recupero energetico, se applicato a gas di qualità scadente perché captato da zone giovani della discarica. Ciò si fa con una combustione in torcia o con processi di 37

6 ossidazione biologica. Molto più interessanti sono i procedimenti con recupero energetico che sfruttano diverse modalità: - produzione di acqua calda e surriscaldata. La combustione avviene in semplici caldaie gestite in modo che si evitino problemi di corrosione. Per evitare dispersioni di calore la localizzazione dell utilizzatore dell acqua, che deve essere nelle immediate vicinanze dell impianto. Il sistema ha un elevato rendimento energetico, pari a circa 85-90%. - produzione di vapore. Il processo è più complicato del precedente ma permette di superare il limite della distanza dell utilizzatore (vedi Figura 30). - motori a combustione interna. Sono facilmente gestibili e sicuri ma subiscono danni a causa dell azione corrosiva di composti clorurati e solforati. In questo caso il rendimento energetico è piuttosto basso ( 30-35%, incrementabile a 85% se si recupera il calore generato). - motori a turbina. Non sono facilmente gestibili e necessitano di biogas avente potere calorifico superiore a 6000 kcal/m3 Il biogas potrebbe essere sfruttato come gas domestico o per motori per autotrazione, però queste risultano essere applicazioni difficilmente gestibili. Riguardo al percolato si è visto che: - Il sistema di captazione può esser quello fatto per il biogas o esser costruito sistemando dei tubi forellati sul fondo della discarica (vedi Figura 31). - Il sistema di trasporto deve prevedere dei sistemi di degasamento per liberare il biogas disciolto nel percolato, con riguardo ai limiti di infiammabilità (vedi Figura 32). 38

7 Figura 30: Impianto di trattamento con combustione di biogas e produzione di vapore a sua volta utilizzato come fonte di energia elettrica e termica. (Damiani e Gandolla, 1992) 39

8 Figura 31: Sezioni trasversali di sistemazione del fondo della discarica. (Ragazzi, 2001) Figura 32: Schema di aspirazione e ventilazione dei pozzetti, camerette e vasche di accumulo del percolato (per evitare la formazione di miscele esplosive). (Damiani e Gandolla, 1992) 40

9 Una volta separato il percolato si deve provvedere allo smaltimento dello stesso. In questa sede verranno solamente accennate le varie tecniche possibili di smaltimento e si rimanda a letture specifiche per l approfondimento della materia [Andreottola, Cemin (1996)]. Come gia accennato, il trattamento di questi reflui risulta particolarmente oneroso sia a causa della elevata concentrazione di inquinanti sia per la instabilità delle caratteristiche del refluo in seguito all evoluzione dei fenomeni di degradazione. In questa situazione non appare possibile applicare una sola tecnologia depurativa, sia essa di tipo biologico o chimico-fisico. Le diverse tipologie di trattamento prevedono: - trattamenti in loco (on-site) - trattamenti in impianti esterni (off-site) Trattamenti on-site Sfruttano processi biologici sia aerobici che anaerobici (possono essere impianti a fanghi attivi, processi a biomassa adesa, lagunaggi o digestioni), o processi chimicofisici utilizzanti principi come: adsorbimento, evaporazione, filtrazione, chiarifloculazione, ossidazione chimica. Gli scopi sono molteplici: - raggiungere gli standard per lo scarico diretto in acque superficiali - sviluppare trattamenti finalizzati alla riduzione della quantità e/o del carico inquinante del percolato da trattare successivamente in un impianto e/o da scaricare in fognatura. Trattamenti off-site Si sfruttano impianti di depurazione di acque civili o piattaforme centralizzate di smaltimento di reflui speciali. La discarica deve inoltre prevedere per questioni di sicurezza dei servizi ausiliari. In tal senso si deve installare: - un sistema di rivelazione di emissioni posto sulla discarica e in tutti i punti di possibile pericolo 41

10 - un sistema di analisi delle emissioni - un sistema di controllo del processo - un sistema di allarme. La gestione della discarica implica l utilizzo di tecniche di ottimizzazione della produzione per ottenere biogas di qualità. Le più applicate riguardano: - l aggiunta ai rifiuti di fango di depurazione, - l aggiunta di rifiuti parzialmente compostati, - l aggiunta di sostanze tampone, - l applicazione di un ricircolo del percolato, - la frantumazione dei rifiuti prima di conferirli in discarica. Queste tecniche vengono adottate perché i rifiuti tal quali non rappresentano il substrato ideale, perché la superficie di attacco dei rifiuti non è sufficiente e per aggiungere della carica batterica altrimenti insufficiente. 42

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