PROGETTO 014 (

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1 PROGETTO 014 ( Produzione diffusa di bio-metano e di depurazione dei reflui civili in Guinea Bissau: mini-impianti ad uso domestico o locale Programmazione dettagliata. Progetto: 014 (BIOGAS) Data Revisione Preparato da Verificato da Approvato da 20/06/2011 a A. Schievano F. Pongiglione F. Pongiglione 18/07/2012 c 1 di 6

2 1. Introduzione Questo documento riporta la programmazione e la stesura dei dettagli della costruzione di un prototipo di mini-impianto di biogas ad uso domestico o locale. Tale tipologia di impianto dovrà poi essere realizzata in Guinea Bissau nell'ambito di un progetto di cooperazione Italia-G.Bissau (Allegato 1). La tecnologia per la produzione e l'utilizzo domestico di biogas dalle acque reflue domestiche e da materiali organici di scarto, esiste già in varie esperienze nel mondo, soprattutto in paesi in via di sviluppo. La costruzione di questo prototipo mira ad applicare le conoscenze esistenti alla situazione particolare della Guinea Bissau, sia in termini di materiali di costruzione, sia in termini di tipologia di impianto e del suo utilizzo. Nel proseguo del progetto (Allegato 1), il know-how ottenuto verrà applicato nella costruzione di uno o più impianti pilota, in Guinea Bissau, attraverso la cooperazione dei partners italiani con i partners locali. I partners italiani che collaboreranno a questa fase del progetto sono: Gruppo Ricicla, Dipartimento di Produzione Vegetale (Di.Pro.Ve.), Sez. Chimica del Suolo, Università degli Studi di Milano, via Celoria 2, (MILANO) PS76 Associazione di volontariato internazionale Programma Sviluppo 76 (PS76) Onlus (GENOVA) S.Brera Associazione Culturale Cascina S.Brera San Giuliano Milanese (MILANO) 2 di 6

3 2. Creazione del gruppo di lavoro La partnership verrà gestita secondo i seguenti ruoli e mansioni: Ricicla: promotore del progetto, responsabile della fase di costruzione in Italia. Coordinerà i lavori a livello tecnico, seguirà lo svolgimento delle fasi di costruzione e di sperimentazione, mettendo a disposizione uno studente in tesi (mesi 4-5) che seguirà il progetto in maniera diretta e tirerà le fila dei risultati. Co-finanzierà il progetto in termini di spese per il lavoro e le analisi di laboratorio. PS76: promotore del progetto, finanzierà i costi dei materiali di costruzione, mettendo a disposizione il budget stanziato per il progetto e fungerà da interlocutore per la contestualizzazione dei lavori all'interno del progetto Biogas a Bissau (Allegato 1. S.Brera: metterà a disposizione lo spazio per la costruzione dell'impianto, co-finanzierà il progetto con materiali propri e collaborerà sia nella fase di costruzione, sia nella fase di gestione, durante il periodo di sperimentazione dell'impianto. Fornirà i materiali di scarto con cui alimentare il digestore (acque reflue, scarti umidi di cucina e scarti vegetali). L'accordo tra le parti dovrà essere condiviso con l'accettazione del presente documento, che delinea i compiti dei partners e le fasi del progetto, con i loro dettagli e le loro tempistiche. 3. Fase di costruzione del prototipo In allegato 2, può essere consultato il progetto tecnico, redatto dal Gruppo Ricicla, del prototipo dell'impianto che dovrà essere costruito presso la Cascina S.Brera, Comune di Melegnano (MI). Il programma cronologico delle tempistiche per l'esecuzione dei lavori seguirà, a grandi linee, il seguente schema: settimane 1 e 2 scavi e preparazione sito (S.Brera). Preparazione dei mattoni in terra cruda (al momento non applicabile) (S.Brera). Acquisto dei materiali (Ricicla e PS76). settimane 3 e 4 messa in opera della struttura in mattoni, impermeabilizzazione e isolamenti (Ricicla e S.Brera). settimane 5 e 6 Posa in opera dei collegamenti del sistema idraulico e di riscaldamento. Costruzione solaio, isolamento (Ricicla e S.Brera). 3 di 6

4 Durante ogni fase, verrà stilato un documento nel quale saranno annotati tutti gli accorgimenti, le osservazioni e i dettagli riguardanti le operazioni di costruzione e gestione del cantiere. Tale documento servirà come linea guida nelle fasi successive del progetto, per la costruzione dell'impianto pilota in Guinea Bissau, e la formazione del personale locale. 4. Prove di funzionamento: studio del processo bio-chimico, delle problematiche tecniche dell'impianto e analisi sulle materiale trattato Il prototipo sarà inizialmente inoculato con letame di vacca disciolto opportunamente e i batch solidi riempiti con diversi rapporti di materiale fresco e compost. La sperimentazione del processo sarà seguita da Ricicla per quanto attiene la parte di monitoraggio del processo, le analisi chimiche e la quantità e qualità del biogas prodotto dall'impianto (analisi messe a disposizione a titolo gratuito dal laboratorio di chimica del suolo del Di.Pro.Ve., Università di Milano). S.Brera avrà, invece, il compito di coadiuvare al buon funzionamento dell'impianto, comunicando eventuali problemi tecnici, le letture della produzione di gas sul contatore e caricando le dosi previste di materiale organico solido (ogni circa giorni). I materiali organici disponibili presso la Cascina S.Brera (materiali vegetali di scarto, acque reflue, scarto umido della cucina, fogliame, ecc.) saranno caratterizzati in laboratorio (Ricicla) per quanto attiene la loro composizione chimica e le loro potenzialità di produrre biogas. Tenendo conto delle quantità dei vari materiali disponibili durante l'anno (indicate da S.Brera), si decideranno alcune opportune miscele e rapporti tra i vari materiali. Si definiranno i rapporti solido-liquido e i flussi necessari nell'impianto. Risultati attendibili sul buon funzionamento del processo si otterranno durante circa giorni (settimane 9 16) di monitoraggio. Dalle osservazioni e dalle analisi chimiche (Ricicla) si potrà ottimizzare il funzionamento dell'impianto e trovare accorgimenti tecnici che ne migliorino le prestazioni. Durante il periodo di osservazione si svolgeranno anche analisi di caratterizzazione del liquido e dei solidi in uscita dal processo (digestati). La caratterizzazione chimica e biologica permetterà di valutare il livello di igienizzazione ottenibile attraverso il processo (abbattimento delle cariche patogene) e di conoscerne le proprietà fertilizzanti e ammendanti, utili ad un riutilizzo in agricoltura o in fertirrigazione. Le problematiche di funzionamento prettamente tecniche (accumulo solidi sul fondo, tenuta gas, corretto funzionamento idraulico delle tubazioni e dello scarico, corretta tenuta della temperatura, 4 di 6

5 funzionamento termoidraulico dell'impianto solare, ecc.) verranno osservate durante il medesimo periodo (40-50 giorni) ed anche in seguito. (Ricicla e S.Brera) Durante ogni fase, verrà stilato un documento nel quale saranno annotati tutti gli accorgimenti, le osservazioni e i dettagli riguardanti le operazioni di costruzione e gestione del cantiere. Tale documento servirà a migliorare il progetto tecnico e come vade mecum per l'utilizzo dell'impianto, per i futuri utenti in Guinea Bissau. 5. Studio di metodi semplici per la purificazione del biogas Il biogas è una miscela gassosa umida (satura) composta essenzialmente da metano e anidride carbonica. Altri gas (H 2, NH 3, H 2 S) si trovano in percentuali esigue (dell'ordine dell'1%), altri ancora (composti organici volatili) si trovano in tracce (dell'ordine delle centinaia di ppm). Soprattutto la presenza di umidità, ammoniaca e idrogeno solforato costituisce un problema per l'utilizzo del biogas attraverso strumenti metallici come tubazioni, fornelli, erogatori, ugelli, lampade o addirittura motori. La depurazione di almeno buona parte di queste componenti aiuta a mantenere in buono stato e con buona durata gli strumenti di utilizzo del gas a valle del digestore. Durante la fase di monitoraggio del digestore, si provvederà alla sperimentazione di alcune (2-3 soluzioni) tecniche di depurazione del biogas che siano economiche e facilmente applicabili in Guinea Bissau. Ricicla sarà responsabile di testare la buona riuscita delle tecniche scelte, attraverso analisi gascromatografiche sul biogas prima e dopo trattamento. 6. Applicazioni del biogas: lampada a gas e a cucina a gas Il biogas prodotto sarà, durante le settimane di sperimentazione del digestore (settimane 9 16), utilizzato sia in una cucina a gas, sia in una lampada a gas. Le problematiche relative al loro funzionamento a biogas saranno osservate e monitorate. Indicazioni utili e istruzioni per l'uso verranno registrate e rese disponibili nel documento finale (Ricicla). 7. Sperimentazione sulla fertirrigazione, fitodepurazione e riutilizzo del liquido digestato in agricoltura (continuazione facoltativa del progetto) Nel periodo successivo alla settimana 16, si potrà avviare una sperimentazione specifica per il riutilizzo agronomico del digestato liquido, tramite fertirrigazione o fitodepurazione. Presso la Cascina S.Brera è già disponibile un impianto di irrigazione a goccia di un arboreto. A parte, si potrà sperimentare la fertirrigazione di uno o più lotti orticoli, per notare, durante l'anno successivo i vantaggi dell'apporto 5 di 6

6 nutritivo contenuto nel digestato in termini di produzione vegetale e di qualità del suolo (Ricicla). Tale sperimentazione sarà molto utile ad applicazioni in Guinea Bissau. Inoltre, si potrà costruire un impianto di fitodepurazione controllata, interessante soprattutto per la produzione vegetale che ne deriverebbe. La produzione vegetale potrà essere così differenziata: da una parte piante acquatiche o semi-acquatiche di vario genere e dall'altra la coltivazione di microalghe. Le piante e le alghe andrebbero ad apportare materiale vegetale utile alla produzione di ulteriore biogas nel digestore e nel contempo aiuterebbero a fitodepurare il refluo. Allegato 1: Progetto tecnico del prototipo di impianto di biogas domestico da realizzare presso la Cascina S.Brera (S.Giuliano Milanese) Allegato 2: Prototipo di impianto domestico per la generazione di bio-metano in Guinea Bissau I responsabili di: Associazione PS76 Onlus Filippo Pongiglione Gruppo Ricicla Di.Pro.Ve. - UNIMI Fabrizio Adani Associazione Culturale Cascina S.Brera Irene di Carpegna 6 di 6