Post on 14-Mar-2020
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PRODUZIONE DI BIOGAS
DA BIOMASSE DI SCARTO
CLAUDIO COCOZZA
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BARI
La digestione anaerobica
è un processo biologico per mezzo del
quale, in assenza di ossigeno, la sostanza
organica viene trasformata in biogas,
costituito principalmente da metano e
anidride carbonica;
la percentuale di metano nel biogas varia a
seconda del tipo di sostanza organica
digerita e delle condizioni di processo, da
un minimo del 50% fino all’80% circa.
La digestione anaerobica si può suddividere in quattro fasi
Idrolisi: molecole organiche complesse vengono degradate
in composti più semplici
Acidogenesi: si formano gli acidi grassi volatili (p.e., acido
acetico, propionico, butirrico e valerico), con produzione di
ammoniaca, anidride carbonica e acido solfidrico quali
sottoprodotti.
Acetogenesi: le molecole semplici prodotte nel precedente
stadio sono ulteriormente trasformate in anidride carbonica,
idrogeno e principalmente acido acetico.
Metanogenesi: si genera metano, anidride carbonica e
acqua.
Biomasse di scarto
Biogas
Idrolisi
Acidogenesi
Metanogenesi
Composti monomerici
Acidi grassi volatili
Acetogenesi Acetato H2, CO2
La fase metanogena è quella più lenta e limitante
Alta concentrazione di acidi grassi volatili (pH <
6.2) inibisce i batteri metanogeni
Per favorire le condizioni metanogene è
opportuno che sia bilanciato il rapporto tra
biomasse già digerite (digestato) e biomasse da
digerire.
Il digestato funge da inoculo per le biomasse
fresche e aiuta a tamponare l’acidità della fase
acidogena
Le tecniche di digestione anaerobica
Digestione ad umido (wet): le biomasse
fresche hanno un contenuto di sostanza
secca < 10 %
Digestione a secco (dry): le biomasse da
digerire hanno un contenuto di sostanza
secca > 20 %
Esempio di impianto di digestione anaerobica ad umido
Esempio di miscelatore
Esempio di impianto di
digestione anaerobica a
secco
REATTORE PER BIOMASSE AD ALTO TENORE DI
SOSTANZA SECCA
Le temperature di processo
La digestione anaerobica può essere
condotta in condizioni mesofile (35-37 °C)
o termofile (circa 55 °C).
In impianti semplificati può avvenire in
condizioni psicrofile (10-25 °C)
Schema di impianto di biogas semplificato, senza
riscaldamento
lagone o vasca di accumulo
frazione solida
sistema galleggiante di
raccolta gas
biogas agli utilizzi
serbatoio di stoccaggio
vasca di raccolta
e sollevamento
rotovaglio
Schema di impianto di biogas semplificato con
riscaldamento
frazione solida
vasca di raccolta
e sollevamento
rotovaglio
sistema di copertura e
raccolta biogas a singola
o a doppia membrana
biogas agli utilizzi
sistema di riscaldamento
energia
elettrica
biogas
cogeneratore
acqua calda
Le tecniche di digestione anaerobica
Sistemi monostadio: tutte le fasi della
digestione anaerobica avvengono in un
solo digestore
Sistemi multistadio: le fasi idrolitica e
acidogena avvengono separatamente
dalla fase metanogena
Esempio di digestione monostadio
Esempio di digestione anaerobica a doppio stadio
Materiali
m3 biogas/t SV
Deiezioni animali (suini, bovini, avi-
cunicoli)
200 - 500
Residui colturali (paglia, colletti
barbabietole..)
350 - 400
Scarti organici agroindustria
(siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e
reflui di distillerie, birrerie e cantine..)
400 - 800
Scarti organici macellazione
(grassi, contenuto stomacale ed
intestinale, sangue, fanghi di
flottazione…)
550 - 1000
Fanghi di depurazione
250 - 350
Frazione organica rifiuti urbani
400 - 600
Colture energetiche (mais, sorgo
zuccherino…)
550 - 750
Biomasse adatte alla DA e loro resa in Biogas
(m3 per ton di solidi volatili)
Substrato Produzione
m3/t
Polpa di patata (91%
umidità) 32
Grassi 1300
Grassi recuperati (polpa
di grasso) 250
Scarti della macellazione
(solo sangue, letame non
espulso, tessuti molli)
300
Piante rizomatose 100
Glicerina tecnica 500
Scarti di pesce 300
Letame bovino (85-88% umidità) 54
Letame bovino (94% umidità) 22
Letame suino (85% umidità) 62
Letame suino (94% umidità) 25
Pollina da allevamenti per carne o per uova (75% umidità) 103
Lettiera escrementi avicoli (60% umidità) 90
Insilato di mais 180
Erba fresca 200
Siero di latte 50
Grano, sfarinati, pane 538
Polpa di frutta e verdura (80% umidità) 108
Polpa di barbabietola da zucchero (78% umidità) 119
Melassa 633
Scorie solide di grano (grano) (93% umidità) 40
Scorie solide di grano (melassa) (90% umidità) 50
Scorie solide del malto (82% umidità) 99
Polpa di mais (80% umidità) 8
m3/ton
Prodotti della digestione anaerobica
Il biogas, prima del suo utilizzo, deve essere
depurato
In genere si pratica la desolforazione, per
evitare danni da corrosione ai motori e alle
attrezzature in genere, la deumidificazione e, in
taluni casi, si rimuove anche la CO2 per
aumentare il potere calorifico del biogas
La trasformazione del biogas in
energia
Può avvenire per:
combustione diretta in caldaia, con
produzione di sola energia termica ;
combustione in motori azionanti gruppi
elettrogeni per la produzione di energia
elettrica;
combustione in cogeneratori per la
produzione combinata di energia
elettrica e di energia termica;
uso per autotrazione come metano al
95%.
GESTIONE DEL DIGESTATO
Il digestato può essere separato, p.e. tramite
centrifuga, in una fase liquida ed in una solida
La fase liquida viene riutilizzata come inoculo
nel ciclo produttivo;
può essere smaltita per fertirrigazione
può essere avviata a depurazione
La fase solida viene avviata alla produzione di
compost di qualità e/o servire anch’essa da
inoculo nei successivi processi
La frazione liquida del digestato può essere
distribuita in campo tramite apposite
macchine o direttamente per fertirrigazione
se l’impianto di D.A. è vicino ai terreni
recipienti
produzione di energia da fonte rinnovabile;
miglioramento dell'economia delle aziende
zootecniche e/o agricole;
minori emissioni di gas-serra;
migliore gestione delle emissioni in atmosfera
VANTAGGI DELLA D.A.
Grazie per l’attenzione