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Serafino Coco
10 anni fa
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1 Modulo di Chimica dei processi biotecnologici IL BIOGAS 16 Marzo 2010 Elena Tamburini

7 Il ciclo del carbonio

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

da metano e anidride carbonica; la percentuale di metano nel biogas varia a secondo dl del tipo di

9 BIOGAS CH % CO % H 2 O tracce H 2 S tracce Potere calorifico di kj/m 3 CO 2 Potere calorifico di kj/m 3

13 FASI DELLA DIGESTIONE ANAEROBICA 1. FASE IDROLITICA BATTERI IDROLITICI Bacillus subtilis Clostridium thermocellum Staphylococcus aureus Carboidrati Proteine Lipidi Acidi grassi Glicerolo Peptidi e Aminoacidi Monosaccaridi

Clostridium thermocellum Staphylococcus aureus

14 2. FERMENTAZIONE ACIDOGENICA BATTERI ACETOGENICI E OMOACETOGENICI Monosaccaridi Formiati HCOOH Acetati CH 3 COOH Propionati C 2 H 5 COOH Butirrati C 3 H 7 COOH CO 2 H 2 Aminoacidi idi Ammoniaca Acidi volatili Composti solforati Mercaptani R-SH Solfati

Propionati C 2 H 5 COOH Butirrati C 3 H 7 COOH CO 2 H 2

15 3. FERMENTAZIONE ALCALINA BATTERI METANIGENI Acidi CH 4 organici CO 2 H 2 Methanobacterioum Methanosarcina Methanospirillum Methanobacter 4HCOOH CH 4 + 3CO H 2 O CH 3 COOH CH 4 + CO 2 C 2 H 5 COOH + 2H 2 O 7CH 4 + 5CO 2 C 3 H 7 COOH + CO 2 + 2H 2 O CH 4 + CH 3 COOH CO 2 + 2H 2 CH H 2 O C 3 H 7 COOH + 2 H 2 O H 2 + CH 3 COOH

+ 2 H 2 O CH 3 COOH CH 4 + CO 2 C 2 H 5 COOH + 2H 2 O 7CH 4 + 5CO 2 C 3 H 7 COOH +

16 Produzione di biogas Concentrazione di sostanza biodegradabile Concentrazione di acidi volatili giorni

25 GERMANIA

28 Le filiere locali il modello di filiera corta

29 Esempio di filiera corta

51 IL COMPOSTAGGIO È UNA TECNICA CHE PERMETTE IL TRATTAMENTO DELLA FRAZIONE ORGANICA BIODEGRADABILE PROMOSSO DA GRUPPI DIVERSI DI MICRORGANISMI IN CONDIZIONI AEROBICHE, CON CONSEGUENTE RECUPERO DI MATERIALE E RIDUZIONE DELL'IMPATTO AMBIENTALE.

52 VANTAGGI DEL COMPOST AMMENDANTE azione chimica: fa da vettore al reintegro degli elementi sottratti dalle coltivazioni; ioni azione fisica: è utilizzato per potenziare la permeabilità dei terreni, per evitarne l'erosione lerosione e trattenerne l'umidità lumidità dei argillosi suoli favorisce la permeabilità alle acque, mentre ha azione opposta nei suoli sabbiosi azione biologica: potenzia le colture nella capacità di assimilazione dei componenti naturali dal suolo e migliora la facoltà di assorbimento dell'azoto da parte delle piante, grazie ai microrganismi contenuti in esso.

53 PROCESSO DI COMPOSTAGGIO materiale organico + O 2 compost + CO 2 + H 2 O + NO 3- + SO 4 + calore Per compostaggio si intende un processo bio chimico che, attraverso bio ossidazioni ossidazioni termofile, porta alla trasformazione di materiali organici eterogenei e complessi in composti più stabili di quelli di partenza. 1. BIO-OSSIDAZIONE batteri termofili 2. UMIFICAZIONE attinomiceti, funghi, protozoi, nematodi, vermi, formiche

54 1. BIO-OSSIDAZIONE batteri termofili CARBOIDRATI PROTEINE GRASSI CELLULOSA LIGNINA MOLECOLE SEMPLICI ACQUA CO 2 + CALORE Temperatura C

55 2. UMIFICAZIONE attinomiceti, funghi, protozoi, nematodi, vermi, formiche MOLECOLE SEMPLICI MOLECOLE COMPLESSE NON DEGRADATE ACIDI UMICI ACIDI FULVICI (HUMUS) US) Temperatura C 4-5 mesi ACIDI FULVICI di colore rossiccio e derivanti dalla condensazione dei carboidrati e degli acidi uronici con i prodotti intermedi della idrolisi proteica; ACIDI UMICI rappresentano la forma più evoluta dell humus e possono essere considerati come derivati dalla condensazione di gruppi fenolici con aminoacidi, peptidi e altri costituenti organici.

56 Prima fase mesofila C Inizia la biodegradazione aerobica dei composti facilmente biodegradabili Inizia la crescita delle specie termofile Fase termofila C Fase di massima degradazione dei composti organici facilmente biodegradabili Sil Sviluppo delle dll specie termofile La fase termina con l esaurimento dei substrati Seconda fase mesofila C Inizia la biodegradazione aerobica dei composti lentamente biodegradabili Sintesi di molecole complesse stabili (humus) Crescita e sviluppo di funghi, batteri cellulosolitici Inizia la crescita di organismi superiori Fase di maturazione C Processo lento Attività microbica rallentata Completamento della umificazione e mineralizzazione

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