IL BIOGAS ECO-SOSTENIBILE

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Annabella Marinelli
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2 INTRODUZIONE: LA TECNOLOGIA AFADS La tecnologia per la produzione del biogas si è sviluppata agli inizi del 1900 in Germania e loro tecnologia ha ancor oggi la leadership in Europa. Con la tecnologia tedesca si riesce a trattare prevalentemente letame e culture energetiche come per esempio l insilato di mais. Negli impianti a tecnologia tedesca il trattamento di biomasse quali la pollina, l acqua di vegetazione, rifiuti organici, ecc. risulta diseconomica o in alcuni casi, come per le acque di vegetazione, impossibile. In questi impianti, purtroppo, le colture energetiche come mais, triticale, ecc spesso costituiscono la parte fondamentale dei materiali digeriti, ciò rende gli impianti economicamente dispendiosi. AFADS è la nostra soluzione per la produzione di biogas in grado di affrontare la digestione anaerobica di qualsiasi tipologia di biomassa. La tecnologia AFADS, messa a punto dalla Sustainable Technologies SL società di Barcellona, ha vinto nel 2010 il concorso Biological CO2 Capture Method for Tacckling Global Climate Changeil promosso da mensile statunitense The Economist. AFADS è un sistema di depurazione al 100% biologico che si svolge in 4 tappe: Anaerobica, Fitodepurazione, Aerobica, Distillazione Solare. AFADS si compone di reattori semplici e compatti che si integrano perfettamente nei processi agricoli e di allevamento senza aggiungere ulteriori cicli di gestione del letame e delle colture. Inoltre, cosa molto importante, non presenta né impatti ambientali (la combustione del metano produce solo acqua e CO 2 ) né impatti visivi. Pag. 2/7

Negli impianti a tecnologia tedesca il trattamento di biomasse quali la pollina, l acqua di vegetazione, rifiuti organici, ecc.

3 IL QUADRO STORICO E AMBIENTALE La tecnologia di produzione biogas è una tecnologia relativamente semplice, si tratta infatti di un processo biologico di degradazione della materia organica senza la presenza d ossigeno. Nel 1884 Pasteur propose l utilizzo di sterco di cavallo per produrre biogas e il primo impianto industriale fu realizzato in Germania nel 1906, da allora molta strada è stata percorsa anche se nell era del petrolio a basso costo il biogas è stato spesso accantonato. Oggi, che ci apprestiamo a riconsiderare diverse delle scelte del modello economico consumista, l economia verde inizia la sua strada e il biogas, una tecnologia all apparenza semplice, ricomincia ad essere preso in considerazione. Il biogas è la soluzione più economica, redditizia e rispettosa dell ambiente che si possa applicare per il trattamento delle deiezioni animali. Dal biogas si ricava energia elettrica, calore e si evita di immettere in ambiente metano. Il metano rispetto alla CO 2, a parità di volume, produce 29 volte più effetto serra e il CH 4 si degrada in CO 2 in venti anni. Si è calcolato che gli allevamenti di bestiame, le acque fognarie e le discariche sono responsabili per il 30 35% del riscaldamento globale. I microrganismi responsabili del processo si chiamano Archaea, molto simili ai batteri ma appartenenti ad un altro regno. Questi sono i microrganismi che producono il metano. Pag. 3/7

Nel 1884 Pasteur propose l utilizzo di sterco di cavallo per produrre biogas e il primo impianto industriale fu realizzato in Germania nel 1906, da allora molta strada è stata percorsa anche se nell

4 IL RAPPORTO TRA CARBONIO E AZOTO Il rapporto teorico ideale di C/N è 30, in pratica si possono ottenere buoni risultati con rapporti compresi tra 10 e 90. Nel caso della pollina, per esempio, il rapporto C/N è particolarmente basso e pertanto occorre addizionarla con materiale organico quale, per esempio sfalci d erba o altri tipi di materiali in modo da apportare carbonio per innalzare il rapporto verso il valore di C/N. Non tutte le sostanze si comportano allo stesso modo nella digestione anaerobica: Le principali caratteristiche del biogas: Il rapporto fra CH 4 e CO 2 è compreso tra 55/45 e 75/25; Certo odore dovuto alla presenza di SH 2 ; La pollina contiene lo 0,5% di SH 2 e per lo sterco di bovino e suino di circa 0,3%. Pag. 4/7

materiali in modo da apportare carbonio per innalzare il rapporto verso il valore di 10 15 C/N.

5 IL DIGESTORE Il digestore è una reattore biologico di dimensioni appropriate al processo biologico che vi si sviluppa in funzione di due parametri: il Tempo di Ritenzione Idraulica (TRI) e il Tempo di Ritenzione Cellulare (TRC) i quali per digestori tradizionali si assume pari a 30 giorni. Ci sono varie tipologie di digestori: A basso carico CSRT e PFD (impiegati negli impianti tedeschi); Ad alto carico (sviluppati dopo gli anni 80) UASB, EGSB La progettazione del digestore più opportuno per la digestione dei vari materiali viene studiato in base alle caratteristiche degli stessi, in modo che si possa ottenere la più alta produzione di metano mantenendo l auto equilibrio biologico. influent Effluent Calcium Pag. 5/7

Ci sono varie tipologie di digestori: A basso carico CSRT e PFD (impiegati negli impianti tedeschi); Ad alto carico (sviluppati dopo gli anni 80) UASB, EGSB La progettazione del

6 IL PROCESSO DI DEPURAZIONE AFADS AFADS è Un sistema di depurazione al 100% biologico che si svolge in 4 tappe: Anaerobica, Fitodepurazione, Aerobica, Distillazione Solare. La particolarità dell impianto che proponiamo è quello di utilizzare una tecnologia standard riunita in uno stesso gruppo all interno di un involucro tipo serra. All interno dell involucro troverà alloggio: Il digestore Il denitrificatore (quando necessaria) Il sistema di ricircolo d acqua tramite evaporazione Il sistema così strutturato consente un funzionamento ottimale realizzando una economia del processo particolarmente interessante. L involucro in cui è racchiuso l impianto consente di sfruttare l energia solare per mantenere l impianto di digestione alla giusta temperatura e consentire una depurazione dell acqua tramite evaporazione naturale. L acqua evaporata si deposita sulle pareti della serra e viene raccolta da gronde per poi essere rimandata in ricircolo per rendere pompabile il materiale da digestare. Lo stesso denitrificatore, il quale si trova parzialmente interrato, basa il suo funzionamento su processi chimico fisici naturali favoriti dalle temperature che si trovano all interno della serra. Pag. 6/7

All interno dell involucro troverà alloggio: Il digestore Il denitrificatore (quando necessaria) Il sistema di ricircolo d acqua tramite evaporazione Il sistema così strutturato consente un

7 L IMPIANTO L impianto è composto da: Uno o più digestori costituiti da cilindri di un metro di ragio ed una altezza di 5 metri; Una tramoggia da carico del prodotto da digestare ed un miscelatore di acqua; Un cogeneratore costituito da un motore di derivazione automobilistica il quale produce energia termica ed elettrica; Un polmone per il gas metano. Si tratta di un impianto che occupa uno spazio molto ridotto. Il di gestore e i sistemi di miscelazione del digestato vengono realizzati nelle aree prospicenti l allevamento in modo che la gestione dei prodotti da processare sia effettuata comodamente con l uso dei tradizionali mezzi agricoli o addirittura a mano. Dal cogeneratore si andrà al contatore ENEL e dallo stesso i tubi porteranno l acqua calda presso l abitazione, le serre o dovunque ci sia necessità di calore. Un piccolo impianto, di appena 15kW di potenza elettrica, ha la possibilità di riscaldare 5 appartamenti e fornire corrente elettrica a 10 appartamenti. Pag. 7/7

Si tratta di un impianto che occupa uno spazio molto ridotto.

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