PREMESSA E SCOPO... 8 STATO DELL ARTE DEL PROCESSO E DELLE TECNOLOGIE DI DIGESTIONE ANAEROBICA DELLE BIOMASSE MICROBIOLOGIA DEL PROCESSO...

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1 PREMESSA E SCOPO... 8 PARTE I STATO DELL ARTE DEL PROCESSO E DELLE TECNOLOGIE DI DIGESTIONE ANAEROBICA DELLE BIOMASSE MICROBIOLOGIA DEL PROCESSO Struttura dei microrganismi Il metabolismo Tipi di microrganismi Crescita batterica in batch FASI DEL PROCESSO DI DIGESTIONE ANAEROBICA Generalità Fasi del processo Idrolisi ed acidificazione Acetogenesi Metanogenesi Cinetiche microbiologiche di reazione Leggi di Michaelis-Menten e Monod Coefficienti cinetici FATTORI CHE INFLUENZANO LE REAZIONI BIOLOGICHE Temperatura Sostanze tossiche Struttura dell aggregato microbico Tempo di detenzione ph Elementi utili Caratteristiche del substrato

2 3.8 Fluidodinamica dei reattori STABILITÀ DEL PROCESSO ph e alcalinità Concentrazione di acidi grassi volatili (VFA) Produzione e composizione del biogas Variazione di temperatura IL BIOGAS Composizione del biogas Produzione di biogas Utiliz zo del biogas CLASSIFICAZIONE DELLE TECNOLOGIE PROCESSI BATCH Rese dei processi batch Vantaggi e svantaggi dei processi batch Applicazioni industriali dei processi batch La tecnologia BIOCEL PROCESSI CONTINUI A UNA FASE Processi Wet Rese dei processi wet Vantaggi e svantaggi dei processi wet Applicazioni industriali dei processi wet La Tecnologia LINDE La tecnologia BTA La tecnologia WAASA La tecnologia BIMA La tecnologia WABIO Processi Semi-Dry Rese dei processi semi-dry Vantaggi e svantaggi dei processi semi-dry Applicazioni industriali dei processi semi-dry La tecnologia SNAM

3 8.3 Processi Dry Rese dei processi dry Vantaggi e svantaggi dei processi dry Applicazioni industriali dei processi dry La tecnologia DRANCO La tecnologia KOMPOGAS La tecnologia VALORGA PROCESSI CONTINUI A DUE FASI Schema con ritenzione della biomassa Rese del processo con ritenzione della biomassa Applicazioni industriali dei processi con ritenzione della biomassa La Tecnologia BTA La tecnologia BIOPERCOLAT Schema senza ritenzione della biomassa Rese del processo senza ritenzione della biomassa Applicazioni industriali dei processi senza ritenzione della biomassa La tecnologia BRV La tecnologia SCHWARTING-UHDE ALTRE TECNOLOGIE DI DIGESTIONE ANAEROBICA La tecnologia DEM La tecnologia BIOTHANE-AN La tecnologia PAQUES CONFRONTO TRA LE TECNOLOGIE Prestazioni biologiche e aspetti economico-ambientali Sistemi wet e dry Sistemi a una fase e due fasi Sistemi batch PARTE II PROGETTO, REALIZZAZIONE E MESSA IN ESERCIZIO DI UN DIGESTORE ANAEROBICO IN SCALA PRE-PILOTA IL PROGETTO PRELIMINARE: SCELTA DELLA SOLUZIONE TECNOLOGICA Diagramma di flusso Area a disposizione Progetto preliminare delle dimensioni caratteristiche del reattore e dei parametri di processo

4 12.4 Studio sui substrati alimentabili al reattore Substrato 1: scarti della lavorazione delle patate Substrato 2: Barbabietole Substrato 3: Frazione organica del rifiuto solido urbano (FORSU) Substrato 4: miscela di scarti di patate e patate disidratate Substrato 5: Paglia La frazione organica del rifiuto solido urbano (FORSU) PROGETTO PRELIMINARE DELLE UNITÀ COMPONENTI IL REATTORE Studio e selezione dei materiali: scelta del tipo di acciaio Trituratore-Miscelatore (Hydropulper) Tramoggia di carico Reattore I trasportatori a coclea Circuito di riscaldamento S ezione di uscita C ampionamento BILANCI DI MATERIA E DI ENERGIA Bilanci di materia Bilanci di energia Calore specifico del substrato in reazione ANALISI DEL SUBSTRATO Gli strumenti di analisi L analizzatore CHN-S La muffola ICP-MS La cartina di tornasole e il ph-metro Risultati delle analisi di laboratorio L analisi elementare L analisi immediata Elementi inibitori e metalli pesanti Il ph IL PROGETTO ESECUTIVO

5 16.1 Dimensionamento delle unità componenti il reattore Trituratore miscelatore Tramoggia di carico Trasportatore a coclea Reattore Sezione d uscita Uscita biogas Circuito di riscaldamento Unità di campionamento e misurazione Definizione dei parametri di processo Fasi e tecniche costruttive P&I (Piping and Instrumentations Diagram) MESSA IN ESERCIZIO DEL REATTORE Collaudo del reattore Fase di avviamento del reattore Modalità di preparazione del substrato da alimentare Procedure di esercizio Carico dell alimentazione Rimozione del digerito Campionamento solido Misurazione di temperatura Procedure di manutenzione ordinaria CONSIDERAZIONI PRELIMINARI SUGLI ASPETTI ECONOMICI ED AMBIENTALI Costi di impianto Valutazioni ambientali: potenziali effetti sui comparti ambientali BIBLIOGRAFIA SIGLE ED ABBREVIAZIONI