IMPIANTO DI DIGESTIONE ANAEROBICO TERMOFILO

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MINORE CO2 EMESSA PER kWe PRODOTTO

LA RISORSA "BIOMASSA"

"Lo sfruttamento della risorsa biomassa per la produzione di biogas va vista più che come un costo come un'opportunità per una politica di diversificazione delle fonti energetiche"

E' universalmente accettato che i combustibili fossili sono limitati e che non saremo in grado di mantenere per sempre i livelli di sfruttamento energetici attuali. Tali considerazioni stanno spingendo i paesi industrializzati alla ricerca di soluzioni alternative. Una di queste è lo sfruttamento delle biomasse agricole (colture dedicate, scarti dell'agricoltura, scarti dell'industria di trasformazione dell'agro-industria) e di reflui zootecnici (liquami e letame suino, bovino, avicolo etc.) che attraverso il processo di digestione anaerobica vengono convertiti in biogas interamente utilizzato per la produzione di energia. Mentre le fonti fossili si sono formate nel corso di milioni di anni, il tempo di sfruttamento della biomassa attraverso digestione anaerobica, è paragonabile al suo tempo di rigenerazione. L' apporto di CO2 all'atmosfra è complessivamente nullo, dato che la quantità liberata nei processi di conversione energetica è la stessa impiegata per la crescita della pianta. Si pensi che per ogni KWh di energia elettrica prodotta da tale processo, vengono risparmiati 200g di CO2, senza contare che organici abbandonati liberano CH4, il quale gas ha un effetto serra di circa 20 volte superiore alla CO2. Il contesto socio-economico che favorisce lo sviluppo di questa tecnologia è il seguente:

• Incremento della domanda mondiale di energia pulita
• Richiesta di riduzione di CO2 e altri gas serra
• Incremento esponenziale del prezzo dei combustibili fossili
• Richiesta di autosufficienza energetica
  
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  Gli aspetti positivi che scaturiscono dallo sfruttamento delle biomasse agricole, scarti agro-industriali e reflui zootecnici mediante digestione anaerobica sono:
  
  
• Queste biomasse rientrano tra le fonti di energia rinnovabile(FER)
• Riduzione di emissioni CO2
• Opportunità per gli agricoltori in termini di multifunzionalità, competitività, redditività (attraverso la vendita di energia elettrica, Certificati Verdi, Conto Energia), autonomia energetica
• Mantenimento della biodiversità delle colture, fertilità del suolo e rinaturalizzazione di terreni esausti mediante il riutilizzo di fanghi provenienti da digestione anaerobica ( stabilizzati e privi di odori)
• Riduzione del ricorso al trasporto su ruote. L'impianto Eko Technology è un sistema a fliera corta costituito da impianti con potenza inferiore ad 1MWe dislocati all' interno di circa 100 ettari dove si sfruttano le risorse agricole vicine.

LA DIGESTIONE ANAEROBICA DELLA FRAZIONE ORGANICA DEI RIFIUTI URBANI (FORSU)

La digestione anaerobica di rifiuti solidi organici e biomasse rappresenta un tema di grande attualità e una nuova opportunità, sia in relazione alle esigenze di smaltimento, sia per l'interessante risvolto di valorizzazione energetica offerto dalla produzione di biogas.
A livello europeo, negli ultimi 10 anni, si è assistito ad un continuo incremento sia della capacità di smaltimento installata annualmente (dell'ordine di 430.000 t/a di nuove installazioni dal 2001 al 2005) che del numero e dimensione degli impianti. In Spagna, Belgio, Olanda, Svizzera e Germania la digestione anaerobica della FORSU copre dal 5 al 10% della capacità potenziale. Nel nostro paese, che tratta attualmente per questa via circa l'1% della propria capacità potenziale, si può prevedere uno sviluppo sostenuto nei prossimi anni, evidenziato - pur indirettamente - dalla recente entrata nel mercato italiano di nuovi fornitori di questa tecnologia e di aziende estere già operanti da tempo in questo settore.
A favorire questo sviluppo concorrono anche le recenti normative ed iniziative che, da un lato, impongono la racolta differenziata della frazione organica putrescibile degli RSU e la progressiva rimozione dei quantitativi di rifiuti organici biodegradabili inviabili a discarica e, dall' altro, valorizzano economicamente la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili.
Gli impianti di digestione anaerobica destinati alla produzione di energia elettrica sono da considerarsi impianti a fonti rinnovabili e come tali godono a pieno titolo degli incentivi destinati a questi ultimi. La materia prima può rappresentare un ricavo nella gestione di un impianto di digestione anaerobica nel momento in cui questa non ha valore come tal quale e il detentore ha la necessità di disfarsene.

IMPIANTO ANAEROBICO TERMOFILO EKO-TECHNOLOGY

INTRODUZIONE

La digestione anaerobica è un processo di conversione biochimico di sostanze organiche complesse in biogas ad opera di microrganismi specializzati. Avviene in assenza di ossigeno (digestori completamente chiusi e quindi assenza di emissioni di gas serra ed odori). Il biogas è composto per il 60-80% da metano e per la restante parte da anidride carbonica. Il biogas è impiegato da motori endotermici per la produzione di energia elettrica. Il calore prodotto dal motore è utilizzato per autoconsumo.
Possono convenientemente essere utilizzate per la produzione di biogas le seguenti biomasse e scarti organici:

• Deiezioni animali(suini,bovini, avi-cunicoli etc.)
• Residui colturali (paglia, barbabietole etc.)
• Scarti organici agroindustria (siero,scarti vegetali,fanghi,reflui di distillerie, birrerie e cantine)
• Scarti organici di macellazione(grassi,contenuto stomacale e intestinale, sangue, fanghi di flottazione)
• Fanghi di depurazione
• Frazione organica di rifiuti urbani e di cucina
• Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, erba)
• Liquami umani (organici solidi e liquidi)

PRODOTTI DELLA DIGESTIONE ANAEROBICA

I principali prodotti della digestione anaerobica sono essenzialmente tre:

• Il biogas che come detto viene utilizzato a fini energetici
• Il fango derivante dal sistema di disidratazione e separazione solido e liquido di fine ciclo e definito ad uso agronomico, sulla base di requisiti chimico-fisici rispondenti alle attuali norme vigenti, possiede carattere concimante ed azoto in forma già fissata, quindi di più facile assimilazione da parte delle piante.Il fango dopo stabilizzazione anaerobica è esente da odori. Ulteriore caratteristica è la bassa quantità di fanghi prodotta. Si pensi che per ogni Kg biomassa secca in digestione anaerobica vengono prodotti circa 50 grammi di fango stabilizzato e igienizzato contrariamente ai processi aerobici di compostaggio dove invece si favorisce la crescita di biomassa in presenza di ossigeno con relative produzioni di odori.
• L' Acqua di risulta, dopo separazione solido-liquido, viene avviata al sistema depurativo biologico. Il trattamento di depurazione biologica produrrà acqua che potrà essere scaricata in fogna o su suolo (previo trattamento terziario), oppure ricircolata tal quale come acqua di diluizione a monte dei digestori o destinata a fertirrigazione, ed un fango umido con un potenziale di metanizzazione pari a 42 Nm3/ton che viene rinviato a digestione anaerobica insieme agli altri substrati per sopperire alla stagionalità dei conferimenti e garantire inoltre un costante apporto di nutrienti.

LA SCELTA TECNOLOGICA: TERMOFILIA

La scelta tecnica effettuata da Eko Technology è stata quella di costruire un sistema di trasformazione delle frazioni organiche fermentabili mediate tecnologia di digestione anaerobica termofila ove i digestori sono tenuti a una temperatura di circa 55°C. Questa ottica ha fatto concepire il digestore anaerobico come un impianto decentrato di generazione di energia elettrica, garantendo nel contempo economicità, sicurezza e disponibilità di mezzi economici per gestire il processo produttivo. Il processo è così definito:

• Sistema ad umido con un contenuto di sostanza secca del 10%-15% e un rapporto carbonio/azoto<20
• Processo in regime termofilo ( T= 55°C)
• Processo continuo con ricircolo
• Digestori completamente miscelati
• Tempi di stazionamento del substrato di circa 15-22 giorni
• Controllo dei parametri di funzione e stabilità del processo attraverso un sistema di acquisizione automatico dei dati (PLC)

L' azienda Eko Technology si è posta come obbiettivo quello di aumentare l'efficienza complessiva dell' impianto anaerobico operando sui seguenti punti:

• Aumento dell' efficienza degradativa del sistema e aumento del tenore in metano nel biogas operando in regime termico termofilo.
• Utilizzo agronomico del separato solido di fine ciclo anaerobico, stabile e privo di odori nel rispetto della norma vigente che regola il suo spandimento in agricoltura.
• Riuso delle acque provenienti dal depuratore biologico associato all' impianto anaerobico in fertirrigazione o utenze industriali.

I vantaggi della digestione anaerobica "Termofila" sono:

• Riduzione della quantità di CO2 complessiva per kWe prodotto con conseguente aumento del potere calorifico del biogas (tenore medio in metano del 75%) .
• Migliore degradabilità anaerobica
• E' possibile ridurre le dimensioni dei digestori senza diminurire la resa in biogas
• Eliminazione dei patogeni (Salmonelle etc.) e quindi si rende superfluo l' impiego di trattamenti di disinfezione del prodotto di fine ciclo anaerobico
• Maggiore presenza nel refluo da depurare di azoto in forma nitrificabile (in forma libera) e più rapidamente utilizzabile dalla flora batterica aerobica (eliminazione di pretrattamenti del separato-liquido di fine ciclo anaerobico)
• Bassa produzione di fanghi che risultano essere stabili ed igienizzati quindi privi di odori. Fango con caratteristiche concimanti definito "ad uso agronomico" , con azoto in forma fissata quindi rapidamente utilizzabile dalle piante.

ASSICURARE LA MIGLIORE QUALITA' DEL BIOGAS E' GARANZIA DELLA MIGLIORE RESA ENERGETICA

E' ormai fuori dubbio che le efficienze degradative di un sistema anaerobico sono fortemente influenzate da molteplici fattori quali ad esempio la scelta dei materiali di costruzione e coibentazione di un digestore, il tipo di processo scelto, il sistema di agitazione, etc, per cui durante la fase di progettazione e calcolo si devono avere ben chiari i fattori che determinano il discostamento ad esempio delle rese teoriche o quelle citate da diverse fonti letterarie, da quelle reali. E' forse il caso di ricordare che a partire dal 1973, in conseguenza della crisi petrolifera, vi era già stato un "boom" di interesse e di applicazioni per la digestione anaerobica, ma che le aspettative che si erano allora create si realizzarono solo in minima parte.

Ne è anzi derivato in molti ambiti e per molto tempo, un atteggiamento critico nei confronti della digestione anaerobica giudicata troppo complessa da gestire per gli elevati volumi in gioco e poco affidabile. Le cause di quanto avvenuto sono molteplici e molte riconducibili ad aspetti tecnici a causa delle scarse conoscenze e le esperienze applicative dell' epoca.
Rispetto ad allora le conoscenze di base applicate sul processo di digestione anaerobica sono aumentate enormemente e conseguentemente anche le tipologie impiantistiche disponibili ed il grado di affidabilità di questa tecnologia.

L' innovazione impiantistica e tecnologica che si è proposta l' azienda Eko Technology è strettamente legata all' ottimizzazione del processo degradativo, ottenendo in questo modo la massima e la più costante produzione di metano, minori quantitativi di prodotto digerito, la maggiore stabilità del prodotto. La massimizzazione qualitativa del biogas va vista dunque come il risultato finale di un accurato studio, controllo e intervento innovativo operato sull'impianto e sul processo.