Impianto di compostaggio anaerobico la valorizzazione dei rifiuti organici, ecologicamente ed economicamente affidabile, permette di produrre compost di qualità e biogas a CO 2 neutrale per la generazione di energia elettrica e termica.
Premessa. I rifiuti urbani provenienti da raccolta differenziata, gli scarti della filiera agro alimentare e i fanghi dei reflui dei depuratori civili rappresentano una riserva energetica, effettivamente rinnovabile, pressoché inesauribile Un impianto di digestione anaerobica infatti, oltre a produrre energia elettrica, produce energia termica (utilizzabile ad esempio per produzioni serricole), compost e acqua utilizzabile per fertiirrigazione Un impianto da 1 MW mediamente produce: 8.000 MWh elettrici, 8.000 MWh termici, 1.000 tonnellate di digestato e circa 20.000 mc di acqua
La digestione anaerobica La digestione anaerobica è un processo in cui microorganismi in grado di vivere in assenza di ossigeno degradano la materia organica producendo biogas. La digestione anaerobica di circa 25.000 ton/anno di rifiuto organico da RD è in grado di alimentare un generatore della potenza di 1 MWe (capace di soddisfare il fabbisogno energetico di circa 2.500 famiglie). Da questi pochi dati si comprende il grande potenziale in termini di energia rinnovabile che si potrebbe ricavare trattando la frazione organica degli RSU con processi di digestione anaerobica. Con questo processo possono essere trattati: I rifiuti provenienti dalla R.D. della frazione umida i rifiuti speciali non pericolosi biodegradabili prodotti dal comparto agro alimentare i fanghi di depurazione di reflui civili.
flow charts
gli impianti di digestione anaerobica della Frazione Organica (FORSU), consistono nelle seguenti fasi: una preventiva preparazione del FORSU mediante processi di pressoestrusione per la preparazione della spremuta la digestione anaerobica della spremuta con produzione di biogas da destinare all alimentazione della fase cogenerativa produzione di energia termica e elettrica, compost e acqua Questo processo, rispetto a quelli attualmente utilizzati, consente Di rendere trascurabili gli impatti ambientali Di minimizzare i costi di valorizzazione
Utilizzare impianti integrati di compostaggio e digestione anaerobica significa: non sperperare una risorsa energetica ridurre il prelievo di fonti fossili ridurre le emissioni di CO 2 ; ridare fertilità ai suoli.
Descrizione del processo
Pretrattamento I rifiuti vengono scaricati in un bunker che si trova in un padiglione e da lì caricati nel tampone dosatore dell impianto tramite una gru. Da questo punto in poi i rifiuti si trovano in un sistema chiuso. All interno del padiglione la zona del bunker e la zona di sosta del camion sono separate da un sistema a due portoni. In tal modo si riesce in modo efficace a rinchiudere l aria contaminata di cattivi odori ed a purificarla con un biofiltro. Durante questa fase i rifiuti vengono caricati in un miscelatore e viene aggiunta acqua, prelevata dall uscita del processo. Il prodotto in uscita dal miscelatore passa in un pressoestrusore che provvede a preparare la spremuta comprimendo il materiale in un setaccio calibrato In questa fase vengono estratti gli scarti (plastica e tutti i materiali. Non biodegradabili di dimensioni superiori ai fori calibrati) ed esclusi dal sistema.
Rifiuto in ingresso
Caricamento
preparazione della spremuta Coclea dosatrice di carico omogenizzatore pressoestrusore Scarico sovvalli
omogenizzatore spremuta
sistema di pressoestrusione funzioni 1 1. Rienpimento della pressa con il materiale proveniente dall omogenizzatore 2 3 2. Il pistone si muove in avanti schiacciando il materiale nel cilindro 3. Il pistone comprime il materiale. La frazione liquida e pastosa passa attraverso il filtro. Gli scarti rimangono nel cilindro 4 4. si apre la saracinesca di scarico sovvalli 5 5. Il pistone spinge le inpurità 6 6. La saracinesca si apre 7 7. Il pistone torna nella posizione iniziale
Materiale di scarto in uscita dalla pressoestrusione
Fase di digestione anaerobica La spremuta in uscita dalla fase di pretrattamento passa, prima di essere inviata ai digestori, attraverso un pastorizzatore in osservanza al quanto previsto dalla direttiva CEE n 1069/2009 (non ancora recepita dall Italia) Giunta nei digestori si scinde in parte organica questa viene digestata da batteri mesofili che aggrediscono le molecole complesse carboidrati, grassi e proteine per varie fasi di degradazione successive che si possono identificare in idrolisi, acidogenesi, acetogenesi e metanogenesi. parte inorganica con peso specifico inferiore a 1 che viene allontanata dal processo tramite apposito sistema posto al livello del pelo libero del fermentatore. parte inorganica con peso specifico superiore a 1 che viene allontanata dal processo tramite apposito sistema posto sul fondo del fermentatore
Pastorizzatore I rischi di contaminazione per l uomo, la fauna o l'ambiente devono essere evitati. Regolato dalla legge (Regolamento Europeo CE 1774) Parametri di monitoraggio sono la temperatura (70 C), tempo di ritenzione (piùdi un'ora) e la dimensione delle particelle (inferiore a 12mm). I pastorizzatori a doppio tubo scambiatore di calore sono sistemi modulari e di facile manutenzione.
digestori I digestori sono dei reattori termostatati, dove avviene il processo biologico di metanogenesi. Il volume totale dei digestori è funzione delle caratteristiche del substrato organico: La quantità di biogas producibile per unità massica di spremuta introdotta; Il tempo in cui una unità di massa di spremuta, alla temperatura di processo, rilascia tutto il biogas che è capace di produrre. Il materiale all interno del digestore viene tenuto continuamente in movimento tramite agitatori. Durante questa fase i materiali inorganici presenti nella spremuta sono oggetto di una naturale classificazione idraulica: quelli con peso specifico maggiore del liquido presente nel reattore precipitano sul fondo, quelli con peso specifico inferiore salgono verso il pelo libero.
Problemi causati dalle inpurità nei rifiuti organici 1. Resti di fogli di plastica che entrano nel digestore creano strati di galleggianti, resti di fogli di plastica e altre fibre si accumulano e costituiscono una corda che possono bloccare agitatori, pompe, ecc 2. Sabbia, sassi, pezzi di vetro gusci d'uovo rotti, ecc precipitano fino al fondo del digestore riducendone la reale volumetria, inoltre provocano danni e l'usura su pompe e sistemi di tubazioni.
Cause fermi impianto Esempio di calcolo dei costi per la pulizia periodica digestore: Contaminazioni (sabbia) 2% 1000 m³volume digestore dimensionato per un quantitativo di materiale in ingresso di 20t/d comportano un Ingresso di sabbia di 0,4 t/d per un totale di 146t/a Dopo 1 anno circa il 15% del digestore èriempita di sabbia. Le conseguenze sono: perdita di produzione a causa della fermata per la pulizia perdite di rendimento a causa di capacità inferiore digestore
Rimozione delle sabbie un raschiatore provvedere a rimuovere le sabbie dal fondo del digestore e a portarle in un recesso dal quale saranno rimosse tramite una coclea
Materiale rimosso dal fondo del digestore
Rimozione degli scarti galleggianti Il materiale galleggiante è scremato dalla superficie tramite degli skimmer e pompato ad un setaccio. Grazie alla sua costruzione l'unità di scrematura è autoregolante e tenuta di gas.
Materiale estratto dagli skimmer
cogenerazione Il biogas in uscita dal post fermentatore viene depurato e inviato, quale combustibile, in un motore endotermico a ciclo diesel accoppiato, a sua volta, ad un generatore di energia elettrica. Il motore e racchiuso in una cabina isolata acusticamente. Il sistema di scarico dei gas combusti passa attraverso un sistema di abbattimento inquinanti (tipo marmitta catalitica) L energia dissipata per il raffreddamento del motore viene utilizzata per altre utenze (riscaldamento uffici, essiccazione compost, condizionamento serre. Una tonnellata di rifiuti organici produce circa 380 Kwh elettrici e 480 Kwh termici
Trattamento digestato Il materiale solido in uscita dal post digestore passa attraverso una centrifuga che provvede a separare la fase solida e la fase liquida. La fase solida viene miscelata con del materiale strutturante (biomasse legnose) e inviato alla fase di digestione aerobica (circa 70 giorni) ottenendo un ottimo ammendante biologico per agricoltura. La fase liquida passa per un impianto di depurazione SBR (denitrificazione) e può essere vantaggiosamente usato per fertiirrigazione.
Vantaggi per gli enti Per gli enti che conferiranno la FORSU all impianto ci saràil vantaggio di una riduzione del costo di trattamento e di trasporto valutabile in circa il 50% rispetto all attuale. Per il Comune che ospita l impianto, oltre che usufruire dei vantaggi che ricaveranno gli altri enti, sono da aggiunge i seguenti benefici: un canone di impatto per ogni tonnellata di FORSU in ingresso all impianto; le ricadute occupazionali delle maestranze che lavoreranno direttamente all impianto
grazie per la vostra attenzione.