Tecniche rapide di analisi per una migliore gestione degli impianti a (co)digestione anaerobica

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Ippolito Papi
5 anni fa
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1 Tecniche rapide di analisi per una migliore gestione degli impianti a (co)digestione anaerobica Paolo Berzaghi Dipartimento di Medicina Animale, produzione e salute labnirs.scienzeanimali@unipd.it

2 La produzione biogas è un processo continuo che richiede un monitoraggio costante INPUT OUTPUT

3 Tecniche di analisi Il metodo di analisi deve essere: Funzionale allo scopo; Coerente nel costo rispetto il valore dei prodotti = economico; Accurato, Ripetibile e riproducibile Rapido

4 Analisi di Laboratorio tradizionali Impiegano reagenti chimici e personale specializzato Certe determinazioni richiedo giorni o settimane (BMP) Sono molto costose

5 Variabilità della composizione Nello spazio: prodotti molto eterogenei per i quali è molto facile fare errori di campionamento; Nel tempo: prodotti che cambiano nel tempo o il cui utilizzo è immediato per cui un campionamento ha una validità temporalmente limitata;

6 Variabilità SS in silomais

7 SS,% Variazioni di SS nel tempo: siloerba mag 17-lug 05-set 25-ott 14-dic 02-feb Time (modified from Undersander et al., 2005)

8 % L accuratezza dipende anche dalla frequenza d analisi Prelievo Prelievo 37.8 days Assumendo nessun errore di campionamento o analisi

9 % prelievo prelievo L accuratezza dipende anche dalla frequenza d analisi 14/7 True value Errore medio 2.4% days Assumendo nessun errore di campionamento o analisi Prelievo ogni 14d, risultati dopo 7d

10 % L accuratezza dipende anche dalla frequenza d analisi '7/3 True value Errore medio 1.2% days Assumendo nessun errore di campionamento o analisi Prelievo ogni 7d, risultati dopo 3d

11 % L accuratezza dipende anche dalla frequenza d analisi '3/1 True value Errore medio 0.7% days Assumendo nessun errore di campionamento o analisi Prelievo ogni 3d, risultati dopo 1d

1.5m altezza; 1 campione ogni 3m di larghezza; Es.

12 Campionamenti accurati: Variabilità inevitabile, ma Sonda di campionamento; Foraggio in trincea gestibile 1 campione ogni 1.5m altezza; 1 campione ogni 3m di larghezza; Es. trincea 3x 8 2 campioni in altezza x 3 in larghezza totale 6 campioni

13 Abbiamo adottato due tecnologie: NIR (Spettroscopia nel vicino infrarosso) Analisi rapide presso il MAPS - UNIPD XRF (Fluorescenza a raggi X)

14 Spettroscopia quotidiana Qual è la fragola con il più elevato grado zuccherino???

Combination 700-2500 Middle Infrared (MIR) Fundamental vibration

15 NIR MIR FIR Gamma X-rays UV Visibile Infrared Microwave Radio Region Characteristic wavelenght Range (nm) Near Infrared (NIR) Overtones, Combination Middle Infrared (MIR) Fundamental vibration x10 4 Far Infrared (FIR) Rotation 5x NIT NIR

16 Industria alimentare

17 Analisi di campioni umidi

18 NIR on the go Migliorare l alimentazione degli animali in allevamento Precision feeding

19 NIR Vantaggi/svantaggi Svantaggi Costo di acquisto (30-50K ) Costo di Calibrazione Aggiornamento delle calibrazioni Risultati meno accurati Vantaggi Rapidità Una volta calibrato non serve personale specializzato Costi ridottissimi se si analizzano molti campioni Anche trasportabile con analisi in loco

20 Accuratezza NIR certificata Certificazione americana mediante ring test

21 Determinazione dei minerali Metodi per la determinazione dei minerali Spettroscopia di assorbimento atomico (AA) Spettroscopia al plasma ad accoppiamento induttivo (ICP) XRF (fluorescenza ai raggi X) Veloce Non distruttiva Multi elementare

22 XRF come funziona

23 XRF: Principio di funzionamento

24 XRF Foraggi: calibrazione Mediante standard internazionali Elemento R 2 SEC (ppm oppure %) Num Minimo analitico (ppm oppure %) Massimo analitico (ppm oppure %) Fe Cu Mn Zn Na Mg P % % 0.43% S % % 0.36% Cl % % 0.68% K % % 3.78% Ca % % 2.25%

25 Composizione delle biomasse: NIR Composizione chimica per migliorare la gestione di impianti Per stabilire il BMP XRF Determinazione del profilo minerale

26 Ouptut NIR: Sapere il contenuto di azoto (fertilizzante) Misurare il potenziale residuo di produzione biogas -> migliorare l efficienza XRF Sapere il contenuto di P e K (fertilizzanti) Valutare eventuali carenze minerali Capire se ci sono problemi da inquinamenti da metalli pesanti

27 Input Output Digeribilità Potenziale Digeribilità Residua

28 Input Output Digeribilità Potenziale delle biomasse in entrata ci dà il valore delle stesse Digeribilità Residua del digestato ci dà un indice di quanto efficace è stato il nostro fermmentatore

29 Digeribilità Potenziale delle biomasse in entrata ci dà il valore delle stesse Digeribilità Residua del digestato ci dà un indice di quanto efficace è stato il nostro fermmentatore

30 Le nuove tecniche di analisi Sono analisi rapide, complete in pochi giorni o addirittura effettuate direttamente in azienda Non producono inquinanti Su larga scala sono molto economiche Importanti strumenti per massimizzare l efficienza degli impianti di biogas.. ma anche per la salvaguardia dell ambiente

31 Le nuove tecniche di analisi In futuro.. Strumenti aziendali per monitoraggio biomasse e digestati Strumenti on-line per un controllo istantaneo ( FOS, TAC, Ammoniaca, AGV, ) dei processi e delle correzioni da apportare alla gestione d impianto

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