dal biogas energia - C.R.P.A€¦ · nel mondo agricolo di processi e tecnolo-gie nati per il mondo...

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Soluzioni possibiliper l’azienda zootecnica

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Lo sfruttamento del biogas prodotto dalla

fermentazione di materiale organico perottenere calore o energia elettrica non è

una novità: risalgono, infatti, a più di vent’annifa i primi impianti per la trasformazione diliquami zootecnici realizzati in Italia.Solo di recente, però, sulla spinta delle normerelative al Protocollo di Kyoto, della riformadella politica ambientale dell’Unione Europea edelle conseguenti delibere Cipe a livellonazionale, è stata messa a punto una tecnologia

semplificata e quindi più economica.Sotto il profilo ecologico, infatti, l’utilizzazione di biogas non solo consentedi ridurre l’emissione di gas serra ma può rappresentare anche una fonteimportante di “energia verde”, migliorando al contempo l’impiego deiliquami ai fini della fertilizzazione.A fronte di questi indiscutibili benefici si delineano per contro alcunielementi di criticità, legati innanzitutto alle procedure di autorizzazione perl’allestimento degli impianti e per l’allacciamento alla rete elettricanazionale, che devono essere ovviati.La Regione Emilia-Romagna, sulla base delle proprie competenze, stainvestendo nel settore attraverso il cofinanziamento di impianti pilotadislocati sull’intero territorio regionale, che saranno oggetto di studio esperimentazione per verificarne la fattibilità su larga scala.La presente pubblicazione, che accoglie i risultati delle indagini condotte dalCentro Ricerche Produzioni Animali di Reggio Emilia e delle esperienze inatto in Italia e all’estero, vuole essere un contributo all’auspicabile sviluppodi filiere agro-energetiche sull’esempio di altri paesi europei, primo fra tuttila Germania, paese in cui il biogas ottenuto in allevamenti zootecnici riescea coprire già l’1% della produzione energetica totale.

Assessore Agricoltura Regione Emilia-Romagna

Tiberio Rabboni

Prove di fattibilità


Buone prospettivema ad alcunecondizioni

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14

ANNO XXVIII - N.12 - DICEMBRE 2005

Redazione e amministrazioneCENTRO DIVULGAZIONE AGRICOLA

Viale Silvani, 6 - 40122 BolognaTel. 051. 6598589 - Fax 051. 6598670

e.mail: [email protected] site: www.ildivulgatore.it

Direttore ResponsabileANTONIO RICCI

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StampaLABANTI E NANNI (BO)

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c/o Provincia di Bologna,Viale Silvani, 6 - 40122 Bologna,oppure da inviare tramite assegno

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Questa rivista è associata aUNIONE STAMPA

PERIODICA ITALIANA

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Responsabile pubblicità e marketingClaudio Pietraforte

Foto di copertina:

SOM

MARIO

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Il significatodelle parole chiave

Il processodi digestioneLa complessaapplicazione della legge

26

60 Rubriche62 Abstract

Un viaggionella realtà europeaVisite in Germaniae in Austria

38

Più sempliceper l’aziendasuinicolaNel classico allevamento da suino pesante

ISSN 1826-1280


Testi a cura di:

Sergio PiccininiGiuseppe Bonazzi

Daniela SassiMariangela Soldano

Fabio Verzellesi

Centro Ricerche Produzioni AnimaliSettore Ambiente

I dati e le valutazioni riportate nellapresente pubblicazione sono il risultato di

diversi progetti di ricerca e sperimentazionecondotti dal Crpa sin dai primi anni

Ottanta e finanziatidalla Regione Emilia-Romagna,

dall’Enea, dall’Enel,dal Cnr (Progetto Reflui zootecnici)

e dalla Commissione Europea.


I vantaggi derivanti dallo sfruttamento del biogas sono molteplici - recupero di

energia rinnovabile, controllo di emissionimaleodoranti, stabilizzazione delle biomasse

- e la proposta interessa prima di tutti gli allevatori. Occorrono, però,

agevolazioni normative, incentivi e azioni tecniche di sostegno.

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BUONEPROSPETTIVE MA AD ALCUNE

CONDIZIONI

BUONE PROSPETTIVE MA AD ALCUNE

CONDIZIONI

n censimento effettuatodall’Enea (Ente per le Nuove Tecnologie, l’Ener-gia e l’Ambiente) nel 1983 rilevava che gli impian-ti di digestione anaerobica costruiti in Italia per iltrattamento di effluenti zootecnici, a quella data,erano circa 60. Da allora il quadro è sostanzial-mente mutato, soprattutto perché molti degli im-pianti allora costruiti sono stati disattivati. Le cau-se di ciò sono da ricercarsi nella reali motivazioniche avevano portato alla realizzazione dei primiimpianti: il risparmio energetico in realtà era statosolo uno, e non il principale, dei motivi su cui ave-vano fatto leva le ditte costruttrici di impianti per

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OPPORTUNITÀ E VINCOLI8

Enel pagava circa 290 Lire/kWh), il che, peril comparto zootecnico, poteva tradursi inun rinnovato interesse nei confronti degliimpianti di biogas che utilizzassero il gasprodotto in cogenerazione.I benefici del provvedimento Cip n. 6/92sono, però, stati sospesi e l’incentivazionedelle energie rinnovabili, in accordo conuna direttiva europea, ora passa attraversol’istituzione e lo sviluppo del mercato dei“certificati verdi” (D. Lgs. 387/2003). Inpratica, è stato definito l’obbligo, a partiredal 2002, da parte di tutti i produttori e im-portatori di energia elettrica da fonte con-venzionale, di immettere in rete, ogni anno,una quota di elettricità prodotta da fontirinnovabili (tra cui il biogas) pari almeno,nel 2005, al 2,7% della quantità totale im-messa. Per consentire il rispetto di talequota, i produttori di energia rinnovabilepossono vendere ai produttori di energiada fonte convenzionale i cosiddetti certifi-cati verdi. Ciò sta portando allo sviluppo diun mercato o borsa dei certificati verdi (or-ganizzata dal Gestore del Sistema Elettrico,GRTN, www.grtn.it), i quali attualmentevalgono circa 0,117 euro per kWh (valoremedio ponderato dei primi 9 mesi del2005). Oggi, vendendo energia elettricadotata di certificati verdi, si riescono a rica-vare circa 0,15-0,18 euro per kWh; la du-rata dei certificati verdi è di 8 anni, elevabi-le per l’energia rinnovabile ottenuta dabiomasse, quale è il biogas, per altri 4 anni,anche se con il riconoscimento solo del60% dell’energia elettrica prodotta (art. 5,decreto del Ministero delle attività produt-tive e del Ministero dell’ambiente e dellatutela del territorio del 24 ottobre 2005,G.U. n. 265 del 14/11/2005).

La riduzione di gas serraIl recupero del biogas come fonte di energiarinnovabile ha una sua validità anche nel-l’ambito della tutela ambientale e per la ri-duzione dei gas serra, tra i quali il meta-no è uno dei principali. Le attivitàagricole, infatti, rappresentanouna fonte significativa di emis-

convincere gli allevatori; spesso si era an-teposto l’“ipotetico” vantaggio depurativodella tecnologia.Molte delle ditte costruttrici di impianti dibiogas censite nel 1983 non operano piùin questo settore e quelle ancora operantiin molti casi hanno spostato la loro atten-zione al comparto dell’agroindustria.Diversi degli impianti realizzati risentivanodella forzatura derivante dal trasferimentonel mondo agricolo di processi e tecnolo-gie nati per il mondo industriale. Le azien-de nelle quali erano stati realizzati gli im-pianti, inoltre, non sempre si erano rivela-te le più idonee, così si erano visti impian-ti sorgere in allevamenti che, per la dimen-sione, per la qualità e la quantità dei con-sumi energetici, per le caratteristiche deiliquami non erano indicati ad ospitarli. Nerisentì in questo modo l’immagine di ciòche la tecnologia poteva offrire.Agli inizi degli anni ‘90 si è andata diffon-dendo una nuova generazione di impiantidi biogas semplificati e a basso costo, rea-lizzati sovrapponendo una copertura dimateriale plastico a una vasca di stoccag-gio dei liquami. Questi impianti vengonorealizzati non solo allo scopo di recupera-re energia ma anche per controllare gliodori e stabilizzare i liquami. Dalle infor-mazioni raccolte dalle ditte che produconoquesto genere di impianti deriva che nesono stati realizzati circa 70 in Italia. Que-sti impianti lavorano “a freddo” o a tempe-ratura più o meno controllata.

Incentivata l’autoproduzione di energia

In questo scenario si è inserito il provvedi-mento CIP n. 6 del 29 aprile 1992 riguar-dante i “Prezzi dell’energia elettrica relativia cessione, vettoriamento e produzione perconto dell’Enel, parametri relativi alloscambio e condizioni tecniche generali perl’assimilabilità a fonte rinnovabile”, che sta-biliva un regime tariffario assai favorevolenel caso di autoproduttori che cedevano al-l’Enel l’intera potenza elettrica ottenuta daimpianti alimentati a biomasse (nel 1999,


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sione di gas serra, in particolare metano eprotossido di azoto. Le emissioni di metanoderivano sia dai processi digestivi (emissionienteriche) sia dalla degradazione anaerobicadelle deiezioni animali (emissioni derivantidalla gestione delle deiezioni).A questo proposito, il Protocollo di Kyotosulla riduzione dell’inquinamento atmo-sferico da gas serra prevede l’abbattimentodi tali emissioni entro il 2010. Ciò ha por-tato, tra l’altro, alla riforma della politicaambientale dell’Unione europea, con l’e-manazione del Libro bianco sulle energierinnovabili, all’emanazione della deliberaCipe n. 137/98 sulle politiche nazionali per

la riduzione delle emissioni di gas serra, delLibro bianco sulle energie rinnovabili ela-borato dall’Enea e approvato nel 1999 dalCipe e infine del D. Lgs. 387/2003 (attua-zione della Direttiva Ce n. 77/2001 sulleenergie rinnovabili).Nella valutazione dei benefici derivantidall’applicazione di tecniche di digestioneanaerobica (siano semplici coperture deglistoccaggi o reattori anaerobici veri e pro-pri), va considerato che la captazione delbiogas che si produce da tali strutture nondetermina soltanto la riduzione delle emis-sioni di metano, ma anche altri vantaggi (siveda a sotto).

Sotto il profilo ecologico:• calano le emissioni di metano;

• si riducono quelle di ammoniaca;

• calano per via indiretta altri gas serra;

• vengono emesse minori quantità di composti

organici volatili non metanici;

• i combustibili da fonti rinnovabili sostituiscono

quelli fossili.

Per l’allevamento zootecnico:• si realizza un risparmio energetico

o la possibilità di cedere energia ad altri;

• si abbattono gli odori;

• si accelera il processo di stabilizzazione

dei liquami destinati allo stoccaggio

e al successivo utilizzo agronomico;

Benefici ambientali dal recupero di biogas

Secondo gli accordidi Kyoto gli Stati sisono impegnatientro il 2010 adabbattere in modosostanzialel’emissione di gasserra.


A partire dal settore zootecnicoIn Italia la normativa sugli incentivi all’au-toproduzione di energia elettrica da fontirinnovabili (i citati certificati verdi) potreb-be tradursi in un rinnovato interesse versogli impianti di biogas. Anche il processo dievoluzione nella politica ambientale, comesopra indicato, attivatosi a seguito della Con-ferenza di Kyoto, può accentuare l’attenzio-

ne sul recupero del biogas, come pure il re-cente Regolamento (Ce) n.1774/2002 suisottoprodotti di origine animale, che indi-vidua la digestione anaerobica come unodei processi biologici che ne consentono ilriciclo sotto forma di fertilizzanti, e la nuo-va politica agricola comunitaria, che incen-tiva le colture energetiche.Ne deriva l’utilità di potenziare e di razio-

10 OPPORTUNITÀ E VINCOLI

•Favorire la realizzazione di impianti di biogas negliallevamenti zootecnici. Particolarmente interes-sante è l’utilizzo del biogas per cogenerare ener-gia elettrica ed energia termica: l’energia termicaviene utilizzata per riscaldare il digestore anaero-bico, migliorando le rese in biogas, e l’energiaelettrica può essere venduta attraverso i “certifica-ti verdi” a un prezzo incentivato. Interessante è an-che la possibilità di digerire, assieme ai liquamizootecnici, le colture energetiche (in particolaremais e sorgo zuccherino) e i residui colturali, au-mentando la resa energetica degli impianti. An-drebbero incentivati anche gli impianti negli alle-vamenti suinicoli annessi ai caseifici per la produ-zione di formaggio grana (là dove l’allevamentosuino sopravviverà alla ristrutturazione del settorecaseario in corso), in quanto il biogas recuperatopuò essere bruciato direttamente nelle caldaieper la produzione di vapore, realizzando risparmienergetici significativi a fronte di investimenti con-tenuti.

•Potenziare e razionalizzare i digestori anaerobicidei fanghi derivanti dalla depurazione di acquereflue civili (presenti in tutti i grandi impianti di de-purazione urbani), favorendo la codigestione an-che di liquami zootecnici e scarti organici agroin-dustriali.

•Attivare, vista la necessità di gestire crescentiquantità di frazioni organiche derivanti dalla rac-colta differenziata dei rifiuti urbani, progetti di-

mostrativi di codigestione anaerobica di questebiomasse assieme ai liquami zootecnici e ai fan-ghi di depurazione, in impianti consortili.

•Avviare, visto il crescente problema della collo-cazione dei sottoprodotti di origine animale egli indirizzi contenuti nel Regolamento (Ce) n.1774/2002, la codigestione di liquami zootecni-ci e scarti di macellazione adeguatamente pre-trattati e altre biomasse.

•Favorire l’integrazione dei processi anaerobicie aerobici nel trattamento delle biomasse e deirifiuti organici sia nella costruzione di nuovi im-pianti che nel potenziamento di impianti già esi-stenti, quali, ad esempio, gli oltre 100 impianti dicompostaggio di media e grossa dimensionegià operanti in Pianura Padana nelle vicinanzedei siti di produzione di scarti organici agroindu-striali e di effluenti zootecnici.

Azioni tecniche necessarie


nalizzare i sistemi che sfruttano processi dicodigestione anaerobica di biomasse di varianatura (biomasse di origine zootecnica eagroindustriale, colture energetiche, residuicolturali, fanghi di depurazione e frazioni or-ganiche derivanti da raccolte differenziatesecco/umido dei rifiuti urbani).Si ritiene che il mondo agricolo possa essereinteressato alle opportunità che il coincideredi problematiche diverse, quali l’effetto serra,la valorizzazione degli scarti organici, la ri-chiesta di un maggior contributo di energierinnovabili, sta facendo emergere. In parti-colare il settore zootecnico può rappresen-tare la forza motrice per lo sviluppo su largascala della digestione anaerobica, come giàsta avvenendo in Germania, Austria e Dani-marca. Gli incentivi in tal senso sono molti:un miglioramento della sostenibilità am-bientale degli allevamenti, un’integra-zione di reddito dall’“energia verde”,una riduzione dei problemi am-

bientali legati alle emissioni in atmosfera digas serra e agli odori, una migliore utilizza-zione agronomica degli elementi fertilizzan-ti presenti nei liquami nelle concimazioni incopertura.In Italia, però, la realizzazione di impianti dibiogas ha buone prospettive di sviluppo soloalle seguenti condizioni:- se si razionalizzano e si rendono chiare epercorribili le procedure di autorizzazione,sia per la costruzione e gestione degli im-pianti che per l’allacciamento alla rete elettri-ca nazionale;- se si assicura l’utilizzo agronomico del di-gestato anche quando si co-digeriscono i li-quami zootecnici con colture energetiche escarti organici selezionati.Alla luce di quanto sopra riportato, il biogas

dovrebbe essere considerato una risorsae come tale essere incentivato attraver-so azioni di sviluppo (si veda a fianco)

e interventi economici.

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I due punti criticida superare per lo

sviluppo della filieradel biogas

riguardano laprocedura di

autorizzazione perla cessione di

energia elettrica el’impiego

agronomico deldigestato nel caso incui utilizzino anchecolture energetiche

e scarti organiciselezionati.

I due punti criticida superare per lo

sviluppo della filieradel biogas

riguardano laprocedura di

autorizzazione perla cessione di

energia elettrica el’impiego

agronomico deldigestato nel caso incui utilizzino anchecolture energetiche

e scarti organiciselezionati.


Tra le varie filiere energetiche il biogas rappresen-ta una concreta e conveniente possibilità Pper ilmondo agricolo.La Regione Emilia-Romagna, sensibile alle esigen-ze delle aziende agricole alla ricerca di nuove op-portunità di reddito in sintonia con un corretto svi-luppo ambientale, ha emanato un bando per l’as-segnazione di 4,35 milioni di euro quale contribu-to (40% del valore del progetto) per la realizzazio-ne di impianti di Bbiogas.Il bando si basava sull’individuazione della tipolo-

gia delle matrici organiche da utilizzare, creandouna prima priorità di scelta a vantaggio di deie-zioni avicunicole e bovine con seconda sceltaper quelle suine o miste- suine.Si è poi considerato l’impiego della produzionedi biogas a scopo energetico, per uso proprio ofinalizzato alla vendita a terzi , privilegiando la pri-ma scelta.Altri parametri che caratterizzavano il bando ri-guardavano la tipologia aziendale del beneficia-rio, questo con l’intento di favorire associazionidi aziende perché meglio si utilizzino eventuali

L’Emilia Romagna si è già mossa

12 OPPORTUNITÀ E VINCOLI

Assegnati dalla Regione più di quattro milioni di euro per nuoviimpianti, che saranno oggetto di studio e di verifica tecnico-economica.

Stefano NannettiGiovanni PiscedduClaudia Orlandini REGIONE EMILIA-ROMAGNA

I progetti accoltirappresentanoesperienze pilota davalutareattentamente invista di futureprogrammazioni.


economie di scala e si superino problemi am-bientali specifici di territorio.La risposta da parte delle aziende della regioneè stata interessante: sono state presentate 27 do-mande per un importo totale di possibili investi-menti pari a € 19.737.866,33 e tutte le province -ad eccezione di Rimini - sono rappresentate conalmeno una entità produttiva. Quest’ultimoaspetto è di particolare rilevanza se si considerache il bando ha impegnato i beneficiari a mette-re a disposizione della Regione per cinque annil’impianto finanziato a fini di ricerca: in questomodo è possibile una copertura totale del terri-torio regionale e quindi e risultati del futuro mo-nitoraggio saranno particolarmente utili per suc-cessive programmazioni.Di tutte le domande presentate solo 19 sono sta-te ammesse alla graduatoria finale e di queste 15hanno potuto usufruire del contributo del 40% afondo perduto.Gli interventi a finanziamento saranno in grado,perciò, grazie a un attento monitoraggio, di for-nire elementi di sicura utilità per il settore dell’e-

nergia prodotta da fonti alternative con impor-tanti opportunità per il mondo agricolo, viste leproblematiche introdotte dalla nuova Pac e la ne-cessità di applicare le norme relative al protocol-lo di Kyoto.A questo proposito la Regione Emilia-Romagnaopera dal 1999 nell'ambito del programma na-zionale Probio, strumento del Ministero dellepoltiche agricole e forestali introdotto per pro-muovere progetti regionali e interregionali suibiocombustibili e messo a punto proprio per ri-spondere ai quesiti posti da Kyoto. Con partico-lare riguardo al biogas, l’Emilia Romagna parteci-pa a un progetto interregionale, con la Lombar-dia come Regione capofila, all’interno del qualesono state messe in campo le seguenti azioni:- monitoraggio, con metodologie comuni, delladisponibilità spaziale e temporale delle matriciorganiche presenti sul territorio;- monitoraggio delle tecnologie utilizzate negliimpianti operanti nelle varie regioni (fra cui gliimpianti finanziati dall’ultimo bando);- divulgazione dei risultati.

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Provincia Tipo di Beneficiario Sede legaledeiezioni trattate

Piacenza bovine Cooperativa Agricola Mocine a r.l. Asciano (SI)Piacenza bovine Società Agricola Vittorio Tadini s.r.l. Podenzano (PC)Piacenza bovine Azienda Agricola A.G.T. s.s. Gragnano Trebbiense (PC)Piacenza suine Azienda Agricola Fontana S.S. Castel San Giovanni (PC)Piacenza suine Azienda Agricola Testa Bruna Monticelli D’Ongina (PC)Reggio Emilia bovine Azienda Agricola Caramana s.s Reggio Emilia (RE)Parma bovine Azienda Agricola F.lli Boldini s.s. Montechiarugolo (PR)Parma bovine A. I. Agr. Agricoltura e Ambiente Neviano degli Arduini (PR)Parma bovine Spinazzi s.s. Fontanellato (PR)Modena bovine Azienda Agricola I Giardini del Duca Castelfranco Emilia (MO)Bologna bovine Azienda Agricola Acqua Salata Castello di Serravalle (BO)Bologna avicunicole Società Consortile Agrienergia San Pietro in Casale (BO)Ferrara suine Piccola Società Cooperativa San Giovanni Bondeno (FE)Ravenna bovine/suine Consorzio Agrienergy Forlì (FC)Forlì-Cesena avicunicole Associazione Temporanea Santa Sofia (FC)

d’Impresa Renzi Mirella

Progetti accolti e finanziati


Acidi grassi volatiliAcidi organici caratterizzati daun basso peso molecolare.

AerobicoProcesso attuato mediante l’azio-ne di microrganismi aerobi, cheutilizzano, cioè, l’ossigeno libero.

Ammoniaca/ammonio

L’ammonio (NH4+) è uno ionepositivo contenente azoto, chesi forma nel terreno dalladegradazione biologica dellasostanza organica o che vieneaggiunto sotto forma di conci-me. Di solito è adsorbito suiminerali argillosi, ma in seguitoa processi di varia natura puòliberarsi, perdere la carica e darluogo ad ammoniaca (NH3), inmisura dipendente, tra l’altro,dal tipo di suolo e dal clima.L’ammoniaca, essendo moltovolatile, passa nell’atmosfera.

AnaerobicoProcesso attuato da microrga-nismi anaerobi, che vivono cioèin assenza di ossigeno. Imicrorganismi anaerobi posso-no essere anaerobi facoltativi oobbligati a seconda che sianoin grado o meno di utilizzare,quando è disponibile, anchel’ossigeno libero.

BiodegradabilitàProprietà delle sostanze organi-che e inorganiche presentinegli effluenti zootecnici enegli scarti organici, per laquale esse possono esserecompletamente demolite daimicrorganismi.

Biogas Miscela gassosa costituita inprevalenza da anidride carbonica(30-40%) e metano (60-70%),prodotta nel corso del processodi digestione anaerobica (vedi).

Ceneri Vedi solidi volatili.

Cogeneratore Motore endotermico accoppia-to ad un generatore elettrico ingrado di recuperare l’energiatermica prodotta durante ilfunzionamento e utilizzarla perfini civili o industriali.

Depurazione Rimozione di elementi o com-posti da un fluido. Per i refluibiodegradabili (vedi biodegrada-bilità) può essere attuata per viabiologica, mediante l’azione dimicrorganismi che trasformanoparte del substrato in prodottigassosi e acqua, e rimuovono laparte restante attraverso mec-canismi fisico-biologici (sintesiprotoplasmatica di nuove cellu-le, bioflocculazione, bioassorbi-mento). In tal modo una partedel substrato viene trasformatoin prodotti semplici che si libe-rano in atmosfera, una secondaparte va a costituire il residuodel processo denominato fango(vedi), che può essere separatomediante sedimentazione (vedi).

Diesel, cicloCiclo termodinamico propriodei motori endotermici adaccensione spontanea nel qualela trasformazione dell’energiadi legame contenuta nel com-bustibile è basata sulle seguentifasi: aspirazione dell’aria com-burente; compressione dell’ariae successiva iniezione del com-bustibile; combustione; espan-sione e scarico.

Digestioneanaerobica

È un processo biologico utiliz-zato per il trattamento deireflui organici che si evolveattraverso una prima fase nellaquale la sostanza organica

viene trasformata in compostisemplici (acidi grassi volatili,aldeidi, alcoli) da batteri anae-robi facoltativi, in una secondafase nella quale, a partire dagliacidi grassi volatili, grazie all’a-zione di batteri anaerobi obbli-gati (vedi anaerobico), viene pro-dotto il biogas (vedi). La dige-stione anaerobica consente lastabilizzazione dei materialiorganici trattati. I dispositivi neiquali avviene il processo vengo-no denominati digestori (vedi).

Digestore Reattore nel quale avviene ilprocesso di digestione anaerobica(vedi).

DisidratazioneRiduzione del contenuto diumidità degli effluenti zootec-nici o delle frazioni derivantidal loro trattamento (per esem-pio i fanghi di depurazione).Può essere effettuata per viameccanica, mediante centrifu-ghe e nastropresse, o per viatermica, applicando processi diessiccamento.

Dual-fuelMotore endotermico in gradodi funzionare sia con i combu-stibili tipici dei motori a cicloOtto che con i combustibili deimotori a ciclo Diesel.

Endotermico,motore

Motore a combustione internatipicamente funzionante a cicloOtto o a ciclo Diesel.

FangoResiduo del processo di depura-zione (vedi). È costituito da bio-massa batterica e da sostanzainerte, organica e inorganica. Ilresiduo del processo di sedimen-tazione (vedi) viene denominatofango primario.

14 GLOSSARIOIl

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Otto, cicloCiclo termodinamico proprio deimotori endotermici ad accensio-ne per scintilla nel quale la tra-sformazione dell’energia di lega-me contenuta nel combustibile èbasata sulle seguenti fasi: aspira-zione della miscela formata dacombustibile e aria comburente;compressione; combustione;espansione e scarico.

pHGrandezza che esprime l’aciditàdi una soluzione; è legata allaconcentrazione di ioni idrogenodalla relazione:pH = -log10 [H+]. La scala dei pHsi estende dal valore zero al valo-re 14; quando il pH è inferiore a7 la soluzione sarà acida, quando èsuperiore a 7 sarà alcalina. Il valore7 corrisponde alla neutralità.

Potenza installataSi intende la potenza elettrica indi-cata sulla targa di un utilizzatore.

Rendimentoelettrico e meccanico

Definiti, rispettivamente, comeenergia elettrica e meccanicaprodotta per unità di energiaintrodotta nel motore sottoforma di combustibile.

Rendimento termicoDefinito come energia termicarecuperata per unità di energiaintrodotta nel motore o nella mac-china sotto forma di combustibile.

Rendimento totaleDefinito come energia comples-sivamente prodotta per unità dienergia consumata sotto formadi combustibile.

Scambiatoredi calore

Dispositivo atto a trasferire ilcalore da un fluido (liquido oaeriforme) a un altro.

Sedimentazione Operazione mediante la quale isolidi sospesi (vedi) presenti nelliquame vengono fatti deposi-tare sul fondo di un contenito-re grazie alla forza di gravità.

Separazionesolido/liquido

Tecnica di trattamento deiliquami zootecnici, che consi-ste nella separazione più omeno spinta dei solidi sospesi(vedi). In funzione della tecno-logia adottata si ottengono effi-cienze di separazione diverse equindi volumi diversi di solidi,con caratteristiche altrettantovariabili. Possono quindi essererichiesti ulteriori trattamentiper la loro piena valorizzazioneagronomica (essiccamento,compostaggio).

Solidi sospesi totaliRappresentano la quota non insoluzione della sostanza secca(vedi). Si determinano analiti-camente mediante filtrazione diun volume noto di reflui attra-verso un filtro di 0,45 micron edeterminazione della sostanzasecca da questo trattenuta. Inalternativa possono esseredeterminati mediante centrifu-gazione del liquame tal quale a3.000 G e determinazione dellasostanza secca nella frazionesurnatante di centrifugazione; apartire da quest’ultimo dato,per differenza con la sostanzasecca totale, è possibile deter-minare la frazione sospesa. Aloro volta i solidi sospesi con-tengono una frazione sedimen-tabile, costituita dalla sostanzasecca che sedimenta in uncono (detto cono Imhoff) in unperiodo di 60 minuti, che rap-presenta approssimativamentela quota che può essere rimos-sa per sedimentazione (vedi).

Solidi sospesivolatili

Frazione organica dei solidisospesi totali ovvero dei solidi chevengono trattenuti da un filtrocon pori da 0,45 µ di diametro.

Solidi volatiliRappresentano una frazionedella sostanza secca costituitain prevalenza dalla sostanzaorganica; vengono determinatianaliticamente come perditaall’incenerimento, ovvero comedifferenza tra la sostanza seccae il residuo fisso (ceneri).

Sostanza seccao solidi totali

È la sostanza residua dopo essic-cazione. Negli effluenti zootecniciviene determinata analiticamenteper essiccazione in stufa a 105 °Cfino a peso costante.

StabilizzazioneProcesso che comporta la ridu-zione del contenuto di sostanzaorganica facilmente degradabile.Esso consente di raggiungeredue obiettivi principali: ridurresignificativamente i processiputrefattivi a carico del materialetrattato, processi di decomposi-zione della sostanza organica chedanno luogo alla formazione dicomposti maleodoranti; ridurre imicrorganismi patogeni.

SurnatanteÈ la frazione chiarificata delliquame in uscita dal processodi sedimentazione.

Tempo di ritenzioneÈ il tempo di permanenza delmateriale, sottoposto a tratta-mento, all’interno di un deter-minato contenitore.

TermofiloDicesi di ambito di temperaturache comprende valori superiori a45 °C.

15


IL PROCESSO IL PROCESSO

I tempi disvolgimento delprocesso didigestioneanaerobica sonopiuttosto lunghianche in condizionidi temperaturaottimali.


DI DIGESTIONE

17

Matrici organiche di provenienza varia(deiezioni animali, residui colturali, ecc.)vengono fatte fermentare in assenza diossigeno e a temperature determinate,

ottenendo in questo modo una miscela dimetano e anidride carbonica, il biogas. Dalla

combustione di quest’ultimo viene quindiprodotta energia termica o energia elettrica o

la combinazione di entrambe.

a digestione anaero-bica è un processo biologico complesso per mez-zo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanzaorganica viene trasformata in biogas, una miscelacostituita principalmente da metano e anidridecarbonica. La percentuale di metano nel biogasvaria, a secondo del tipo di sostanza organica di-gerita e delle condizioni di processo, da un mini-mo del 50% fino all’80% circa.

L

DI DIGESTIONE


18 IL PROCESSO BIOLOGICO

I substrati organici che possono essere sot-toposti al processo di digestione anaerobi-ca sono numerosi e assai differenti fra loro(si veda a fianco).

Microrganismi piuttosto esigentiAffinché il processo abbia luogo è necessa-ria l’azione di diversi gruppi di microrgani-smi in grado di trasformare la sostanza or-ganica in composti intermedi, principal-mente acido acetico, anidride carbonica eidrogeno, utilizzabili dai microrganismimetanigeni che concludono il processoproducendo il metano.I microrganismi anaerobi presentano bassevelocità di crescita e di reazione e quindioccorre mantenere ottimali, per quantopossibile, le condizioni dell’ambiente direazione. Nonostante questi accorgimenti,i tempi di processo sono relativamentelunghi se confrontati con quelli di altriprocessi biologici, tuttavia il vantaggio del-la digestione anaerobica è che la materia

ILbiogas è una miscela composta da

metano (60-75% se siimpiegano liquami zootecnici)

e da anidride carbonica,derivante dalla degradazione

della sostanza organica inassenza di ossigeno.

Liquame suino. Questo tipo di effluente zoo-tecnico è caratterizzato da un contenuto estre-mamente variabile di sostanza secca o solidi to-tali (1-6%) e di sostanza organica o solidi volatili,a causa delle differenti tipologie di allevamentocomunemente presenti sul territorio.

Liquame bovino. Le deiezioni bovine sono spes-so rimosse dalle stalle utilizzando raschiatori. L’ag-giunta di paglia, spesso effettuata nelle stalle, con-duce a variazioni nel contenuto di solidi totali (8-15%). L’effetto di diluizione è minimo rispetto aquello che si ha con le deiezioni suine anche acausa del fatto che normalmente le zone calpe-state dal bestiame vengono pulite e risciacquatecon basse quantità di acqua. Come nel caso deisuini, anche nelle deiezioni bovine il contenuto disolidi totali dipende fortemente dal sistema di alle-vamento degli animali.

Deiezioni avicole (pollina). La pollina che più sipresta alla digestione anaerobica, grazie all’assen-za di lettiera, è quella delle galline ovaiole che so-no solitamente allevate in gabbia in allevamentiche arrivano a contenere fino a diverse centinaia dimigliaia di capi. Le deiezioni asportate fresche coni nastri sono caratterizzate da un alto contenuto insolidi totali (minimo 18-20%) e da alte concentra-zioni di azoto ammoniacale. L’alto contenuto diammoniaca può condurre a effetti inibitori duran-te la digestione e causare alte emissioni ammo-niacali durante il successivo stoccaggio del dige-stato. Le deiezione avicole presentano spesso an-che un forte contenuto di inerti che sedimentan-do sul fondo, vanno a formare uno strato che cau-sa frequenti problemi operativi e riduce il volumeutile dei reattori.

Residui colturali. Anche i residui provenienti dairaccolti agricoli possono essere utilizzati comematrici nella digestione anaerobica. In Germa-nia, ad esempio, questi residui vengono addi-zionati come co-substrati alle deiezioni animaliutilizzate come matrici primarie. Possibili matrici

Substrati organiciavviabili al digestore

Continua a pag. 20


ri termofili. La figura qui sotto descrive ilprocesso di digestione anaerobica.

Tecniche diversificateLe tecniche di digestione anaerobica posso-no essere suddivise in due gruppi principali:- digestione a secco, quando il substrato av-

viato a digestione ha un contenuto di so-stanza secca superiore al 20%;

- digestione a umido, quando il substrato haun contenuto di sostanza secca inferioreal 10% (è questa la tecnica più diffusa, inparticolare con i liquami zootecnici).

organica complessa viene convertita in me-tano e anidride carbonica e quindi portaalla produzione finale di una fonte rinno-vabile di energia sotto forma di un gascombustibile a elevato potere calorifico.L’ambiente di reazione, definito solitamentereattore anaerobico, deve quindi risultare daun compromesso tra le esigenze dei singoligruppi microbici, per consentirne la crescitaequilibrata. Il pH ottimale è intorno a 7-7,5,mentre la temperatura ottimale di processo èintorno ai 35 °C, se si opera con i batteri me-sofili, o di circa 55 °C, se si utilizzano i batte-

19

SOST

ANZA

ORG

ANIC

ABI

OG

AS

CARBOIDRATI GRASSI PROTEINE

Zuccherisemplici

GliceroloAcidi grassi

Gruppisub-proteici

Amminoacidi

Acidi volatilialcooli Acidi volatili

METANO50-80%

ANIDRIDECARBONICA

50-20%

AmineAmmoniaca

AzotoMercaptani

IndoloSkatolo

Idrogeno solforato

DIG

ESTI

ON

E IN

ASS

ENZA

DI O

SSIG

ENO

DALLA MATERIA ORGANICA AL BIOGAS

Schema di decomposizione anaerobicadelle sostanze organiche durante ladigestione. I composti polimerici adalto peso molecolare - carboidrati,

grassi e proteine - vengonoframmentati in sostanze più semplici,quali zuccheri, glicerolo, acidi grassi e

amminoacidi.


Processi con valori intermedi di sostanza sec-ca sono meno comuni e vengono in generedefiniti a semisecco.Il processo di digestione anaerobica è anchesuddiviso in:- processo monostadio, quando le fasi di idroli-

si, fermentazione acida e metanigena av-vengono contemporaneamente in un uni-co reattore;

- processo bistadio, quando si ha un primo sta-dio durante il quale il substrato organicoviene idrolizzato e contemporaneamenteavviene la fase acida, mentre la fase meta-nigena avviene in un secondo momento.

Una ulteriore suddivisione dei processi di di-gestione anaerobica può essere fatta in baseal tipo di alimentazione del reattore, che puòessere continua o in discontinuo, e in base alfatto che il substrato all'interno del reattore


per la digestione anaerobica possono compren-dere foraggi, frutta e vegetali di scarsa qualità,percolati da silos e paglia.

Colture non alimentari ad uso energetico. Di-versi studi sono stati effettuati per trovare sistemi dicoltivazione di piante specifiche per la successivadigestione anaerobica e per la produzione di bio-gas. Tutto ciò potrebbe essere di interesse per queipaesi in via di sviluppo, in cui i costi dell’energia so-no alti e dove sono presenti ampie aree agricolefavorite da climi temperati. Anche in Europa, dovesi ha sovrapproduzione agricola, la digestioneanaerobica di colture energetiche può essereun’alternativa in particolare per l’utilizzo di aree in-colte e a riposo (set aside) o di aree irrigate con ac-que recuperate dai depuratori urbani. La coltiva-zione di colture energetiche è incentivata dallanuova politica agricola comunitaria, che prevedeuno specifico incentivo di 45 €/ha.

Scarti organici e acque reflue dell’agro-indu-stria. Ingenti quantità di prodotti agricoli sono la-vorati nell’industria alimentare. Durante tali lavora-zioni si producono reflui che spesso possono es-sere avviati alla digestione anaerobica. Il fangoanaerobico risultante può essere utilizzato comeammendante su terreni agricoli. Tipici sottoprodot-ti e scarti agro-industriali sono, ad esempio, il sierodi latte, contenente proteine e zuccheri dall’indu-stria casearia, e i reflui liquidi dall’industria che trat-ta succhi di frutta o che distilla alcool. Di interesseper la digestione anaerobica sono anche diversiscarti organici liquidi o semisolidi dell’industria del-la carne (macellazione e lavorazione della carne),quali grassi, sangue, contenuto stomacale, budel-la (si veda Regolamento (Ce) n. 1774/2002 “Normesanitarie relative ai sottoprodotti di origine animalenon destinati al consumo umano”). Tali residui, adesempio, possono essere addizionati come co-substrati nella digestione di liquami zootecnici ofanghi di depurazione.

Si presta molto bene per impianti realizzati negliallevamenti suinicoli annessi ai caseifici; questi so-no forti consumatori di combustibili, utilizzati perprodurre il vapore necessario per la caseificazio-ne, e sono in grado di bruciare tutto il biogas pro-dotto, realizzando risparmi significativi.Oltre che per la lavorazione del latte, l’energia ter-mica può avere un impiego, anche se più discon-tinuo, per il riscaldamento e la preparazione dellabroda nelle porcilaie, per la preparazione dei pa-stoni, per il riscaldamento di serre, per l’essicca-zione di foraggi e cereali, per usi civili.

DAL

In caldaia, con produzione di solaenergia termica

Continua a pag. 22


genere durante la digestione anaerobica si ot-tiene una riduzione di almeno il 45-50% deisolidi volatili o sostanza organica alimentati.La successiva trasformazione del biogas inenergia utilizzabile in azienda avviene percombustione, con modalità diverse in fun-zione del prodotto che s’intende ottenere (siveda a sotto).

21

venga miscelato o venga spinto lungo l’asselongitudinale attraversando fasi di processovia via diverse (flusso a pistone).La digestione anaerobica può, inoltre, esserecondotta, come già ricordato, o in condizionimesofile (circa 35 °C) o termofile (circa 55°C); la scelta tra le due determina in genereanche la durata (tempo di residenza) del pro-cesso. Mediamente in mesofilia si hannotempi compresi nel range 15-35 giorni, men-tre in termofilia il tempo di residenza è in ge-nere inferiore ai 20 giorni. Con impiantisticadi tipo semplificato è possibile operare anchein psicrofilia (10-25 °C), con tempi di resi-denza superiori ai 30 giorni, fino ad un mas-simo di 90 giorni.Il rendimento in biogas e quindi energeticodel processo è molto variabile e dipende dal-la biodegradabilità del substrato trattato. In

Il limite è sempre stato rappresentato dalla scarsaconvenienza economica a immagazzinare la pro-duzione di biogas in eccesso rispetto ai consumielettrici aziendali. Infatti, il biogas:- non può essere compresso o pompato senza

incorrere in alti costi per la necessità di depu-rarlo dall’idrogeno solforato e dall’acqua; lacompressione, inoltre, dà luogo a problemi disicurezza;

- se non viene compresso, richiede per lo stoc-caggio la costruzione di gasometri voluminosi,costosi e di grosso impatto ambientale;

- ha costi di trasporto convenienti solo nel casodi impianti consortili.

Ha il vantaggio di produrre sia energia termica cheelettrica, favorendo l’utilizzo di maggiori quantitàdi biogas a copertura dei vari fabbisogni azienda-li. Anche in questo caso, però, per avere un coef-ficiente di utilizzazione del 100% bisognerebbedimensionare l’impianto in modo da produrre so-lo il biogas effettivamente necessario alle attivitàdell’azienda. In alternativa, ed è il caso più fre-quente, si può cedere l’energia elettrica in ecces-so rispetto ai fabbisogni aziendali alla rete elettricanazionale.

BIOGAS AI POSSIBILI IMPIEGHI

Combustione del biogas

In motori azionanti gruppielettrogeni per la produzione di

energia elettrica

In cogeneratori per la produzionecombinata di energia elettrica e di

energia termica



Vantaggi della codigestioneLa codigestione di effluenti zootecnici conaltri scarti organici al fine di aumentare laproduzione di biogas è pratica standard inEuropa ormai da diversi anni. L’interesseche spinge gli operatori del settore verso ta-le tecnica è costituito principalmente dal fat-to che la vendita della maggior quantità dielettricità prodotta, unitamente agli introitiricevuti dai produttori del rifiuto organicoutilizzato come co-substrato, permette di ot-tenere guadagni maggiori. Nelle piccole emedie strutture aziendali, in particolare, l’u-tilizzo della codigestione può notevolmentemigliorare l’economia globale in quanto gliaumentati guadagni consentono di bilancia-

Fanghi di depurazione. Sono il residuo del pro-cesso di depurazione delle acque reflue urbane eindustriali. Sono costituiti da biomassa batterica eda sostanza inerte, organica e inorganica. In ge-nerale gli obiettivi della digestione anaerobica deifanghi di depurazione sono: la stabilizzazione del-la sostanza organica, la distruzione degli eventualimicrooganismi patogeni e la facilitazione dellosmaltimento finale. Tale substrato non è consiglia-bile per gli impianti di biogas aziendali che trattanoliquami zootecnici a causa delle problematicheconnesse alle attuali normative italiane di riferi-mento.

Frazioni organiche di rifiuti urbani. Nei rifiuti ur-bani domestici la percentuale di frazione organicaumida è compresa in genere tra il 25 e il 35% in pe-so. La composizione media di questa frazione de-rivante da raccolta differenziata secco-umido nondifferisce in modo sostanziale dall’organico racco-glibile da utenze selezionate, quali mercati all’in-grosso dell’orto-frutta e dei fiori, mercati ittici e ri-onali, esercizi commerciali di generi alimentari,punti di ristoro (pizzerie, ristoranti, ristorazione col-lettiva); la presenza di piccole quantità di plastica evetro è in genere inferiore al 5% sul totale. Questefrazioni organiche presentano un elevato grado diputrescibilità e umidità (> 65%), che le rendonoadatte alla digestione anaerobica. Anche questosubstrato, così come i fanghi di depurazione, nonè consigliabile negli impianti per liquami zootecni-ci per ragioni normative.

Materiali m3 per tonnellatadi solidi volatili

Deiezioni animali (suini, bovini, avi-cunicoli) 200 - 500Residui colturali (paglia, colletti barbabietole, ecc.) 350 - 400Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, 400 - 800fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine, ecc.)Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale e intestinale, 550 - 1.000sangue, fanghi di flottazione, ecc.)Fanghi di depurazione 250 - 350Frazione organica rifiuti urbani 400 - 600Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, erba, ecc.) 550 - 750

Rese in biogas dei diversi substrati organici

Alcuni scartidell’industria di

lavorazione dellacarne possono

costituire dei co-substrati da

aggiungere ailiquami.


23

trattamenti, mentre altre (quali gli scarti dimacellazione, sostanze ad elevato tenore pro-teico) necessitano di essere fortemente dilui-te con il substrato base (effluenti zootecniciliquidi), in quanto possono formare metabo-liti inibitori del processo, quale ad esempiol’ammoniaca. Una vasta gamma di matrici ri-chiede step vari di pre-trattamento: il rifiutoorganico da raccolta differenziata, gli alimen-ti avanzati e/o scaduti, gli scarti mercatali, iresidui agricoli, gli scarti di macellazione, ecc.Molti studi sono stati effettuati sulle caratte-ristiche di differenti colture energetiche(mais, sorgo, foraggi, ecc.) e sulle loro rese inbiogas. Inoltre le tecnologie attualmente invia di sviluppo riguardano in particolareproprio i sistemi di introduzione di tali sub-strati, sia liquidi che solidi, nel digestore. Èstato infatti dimostrato che la produzione dibiogas e il riciclo dei nutrienti possono esse-re ottimizzati quando le colture energetichevengono utilizzate come co-substrato. Talicolture possono infatti crescere sulle aree diproprietà dell’azienda, essere addizionate co-me co-substrati agli effluenti zootecnici di-rettamente o dopo insilamento e il digestatoottenuto a seguito del trattamento anaerobi-co può essere infine utilizzato per fertilizzarele aree agricole in cui le stesse vengono colti-vate. Vari tipi di colture dimostrano di posse-dere un buon potenziale di produzione dibiogas. Le caratteristiche chimico-fisiche didue colture energetiche comunemente uti-lizzate in impianti di codigestione sono mo-strate nella tabella soprastante.

re anche i maggiori investimenti necessari ei costi sostenuti per rendere idoneo l’im-pianto al trattamento di più scarti (alcuni deiquali sono anche soggetti a restrizioni di leg-ge che obbligano a costosi pre-trattamenti).La miscelazione di diversi prodotti consentedi compensare le fluttuazioni stagionali dimassa dei rifiuti, di evitare sovraccarichi o alcontrario carichi inferiori alla capacità stessadel digestore e di mantenere quindi più sta-bile e costante il processo. Diversi problemiinfatti possono nascere da un utilizzo noncongruo delle diverse matrici; un’aggiuntaincontrollata di oli e grassi contenuti nelloscarto, ad esempio, può determinare un’ec-cessiva formazione di schiume, mentre rifiu-ti contenenti considerevoli quantità di iner-ti, quali sabbia, pietre e terra, possono favo-rire la formazione di sedimento nel digesto-re e accumulo di materiali inerti con conse-guente riduzione del volume attivo del reat-tore o blocco di valvole e tubazioni.

Le matrici da addizionare ai liquamiLe matrici attualmente più utilizzate nellacodigestione di effluenti zootecnici sono irifiuti organici agroindustriali e le coltureenergetiche. Gli scarti organici da utilizzarecome co-substrati provengono dalle più sva-riate fonti e possiedono quindi forti differen-ze nella composizione chimica e nella biode-gradibiltà. Alcune sostanze (quali percolati,acque reflue, fanghi, oli, grassi e siero) sonofacilmente degradabili mediante digestioneanaerobica senza richiedere particolari pre-

Parametro Unità di misura Insilato di mais Insilato di foraggineSostanza secca (SS) % 30-35 35-38Sostanza organica (SV) %SS 90-97 85-89Contenuto di CH4 % 55-58 57-59Resa in biogas m3/kg SV 0,6-0,73 0,5-0,6Tempo di ritenzione giorni 50 50Degradabilità % 60 55Problemi croste flottanti croste flottantiPeso specifico kg/m3 650 650Fonte: da “Integration of Biogas Technology, Organic Farming an Energy Crops”, M. Köttner.

Parametri chimico-fisici di due colture energetiche



cola con la finalità di sotto-porre a digestione anaerobicale biomasse aziendali e di ef-fettuare lo spargimento delmateriale trattato (frazioni li-quide e frazioni solide palabi-li) sui terreni di cui dispone,vale a dire su terreni sui qualiha un diritto d’uso o su terre-ni dei quali ha disponibilitàper esplicita dichiarazionedell’azienda che li possiede.Possono verificarsi due diver-se situazioni:a. il caso di digestione anaero-

bica dei soli effluenti zoo-tecnici;

b. il caso di digestione anaero-bica di effluenti zootecnici,residui colturali e coltureenergetiche tipo sorgo,maise foraggi, sottoposti a pro-cesso di insilaggio.

Nel caso “a” si presupponeche per l’intera sequenza dioperazioni di utilizzazioneagronomica, compresi i trat-tamenti, sia stata effettuata lacomunicazione di utilizzazio-ne agronomica di cui all’art.38 del D. Lgs. 152/99 o chesia stata ottenuta l’autorizza-zione AIA (Autorizzazioneintegrata ambientale) ai sen-si del D. Lgs. 59/2005 di at-tuazione della direttiva96/61/Ce relativa alla preven-zione e riduzione integrate

dell’inquinamento.Nel caso “b” dal punto di

vista normativo dovreb-be valere quanto detto

per la situazione pre-cedente, anche se il

D.Lgs.applicativo

Il trasporto e il trattamentodelle biomasse agricole e

agroindustriali sottostà a unadisciplina specifica riconduci-bile a diversi corpi normativi:il D. Lgs. 152/99 e il D. Lgs.99/92 per lo scarico in acquesuperficiali del materiale dige-rito, l’emanando decreto delMinistero delle politiche agri-cole relativo alla loro utilizza-zione agronomica (decretoapplicativo dell’art. 38 del D.Lgs. 152/99), il D. Lgs. 22/97sui rifiuti (Decreto Ronchi) e ilRegolamento (Ce) 1774/2002,che stabilisce norme sanitarieper il trattamento dei sotto-prodotti di origine animalenon destinati al consumoumano.Di seguito viene consideratal’applicazione di queste nor-me ad alcuni dei casi più co-muni di digestione anaerobi-ca delle biomasse agricole eagroalimentari, tenendo pre-sente che esistono non pochedifformità di interpretazione.

Con biomasse diprovenienza agricola

Prendiamo in esame il caso incui l’impianto di biogas vengarealizzato in un’azienda agri-

La produzione dibiogas in impianti

aziendali che trattanobiomasse agricole e

agroindustriali èsottoposta a un insieme

di norme, talvolta didubbia interpretazione.

Si attendel’emanazione di undecreto ministeriale

sull’utilizzazioneagronomica del

materiale digerito.

La complessa applica


25

dell’art. 38 non pone espres-samente tra i materiali assimi-labili ai liquami zootecnici -oggetto esclusivo di tale de-creto - miscele di liquami eprodotti o residui delle pro-duzioni vegetali. Si ritiene tut-tavia che tale assimilazione siaimplicita dal momento che, inun allegato al Decreto stesso,viene prevista tra i vari tratta-menti anche la digestioneanaerobica di liquami zootec-nici misti a colture energeti-che e a prodotti residuali del-le produzioni vegetali.All’interno del ciclo di utiliz-zazione (produzione, stoccag-gio, trattamento, trasporto,spargimento sul suolo), il tra-sporto dell’effluente zootecni-co da uno stadio all’altro delciclo stesso soggiace quindialla disciplina dell’emanandodecreto ministeriale. Ciò inquanto il nostro Paese si è av-valso della facoltà concessaagli Stati membri dell’Ue dinon applicare le disposizionisanitarie, previste dal Regola-mento (Ce) 1774/2002 (art.7), sulla raccolta, il trasporto eil magazzinaggio dello stallati-co (effluente zootecnico)quando trasportato tra duepunti della stessa aziendaagricola o tra aziende agricolee utenti situati nello stessoStato membro. Uno specificoAccordo tra Stato e Regionidel luglio 2004 ha sancito taledecisione.Anche il trasporto all’impian-to di biogas delle biomassevegetali e degli scarti vegetali

provenienti da altre aziendeagricole dovrebbe soggiacerealla disciplina dell’emanandodecreto ministeriale, in quan-to provenienti da aziende fun-zionalmente connesse conl’azienda sede dell’impianto dicui si utilizzano i liquami di-geriti all’interno del cicloagronomico.In questo quadro il trasportodel materiale digerito necessi-ta di una documentazione diaccompagnamento conte-nente almeno le seguenti in-formazioni:- estremi identificativi dell’a-

zienda da cui origina il ma-teriale trasportato e del suolegale rappresentate;

- natura e quantità degli ef-fluenti;

- identificazione del mezzo ditrasporto;

- estremi identificativi dell’a-zienda destinataria (se di-versa dall’azienda produt-trice) e del suo legale rap-presentate;

- estremi della comunicazio-ne all’Autorità competente,redatta dal legale rappre-sentate dell’azienda da cuiorigina il materiale traspor-tato.

Con scarti dell’industriaagro-alimentare

In aggiunta agli effluenti zoo-tecnici e alle biomasse vegeta-li prodotte in azienda o fuoriazienda potrebbero essereconferiti all’impianto rifiutidella preparazione e del tratta-mento di conserve vegetali o

della lavorazione delle produ-zioni animali.Nel caso di conferimento dirifiuti o sottoprodotti dellelavorazioni vegetali, il tra-sporto all’impianto di biogasaziendale di questi materialisoggiace alla disciplina delD. Lgs. 22/97, per cui è ri-chiesto il formulario di iden-tificazione.L’utilizzazione agronomicadel materiale digerito si con-figura come operazione direcupero così come previstadall’art. 6, comma h (allegatoC, operazione di recuperoR10) del suddetto decreto epuò avvenire nel rispettodelle disposizioni regionalisull’utilizzazione agronomi-ca degli effluenti zootecnici.Nel caso di conferimento disottoprodotti di origine ani-male si ricade nel campo ap-plicativo della disciplina, ab-bastanza complessa comeiter procedurale, autorizza-zioni e controlli, del Regola-mento (Ce) 1774/2002, ilche porta a ritenere pocoproponibile per l’aziendaospitante l’impianto di bio-gas, il ritiro di tali materiali.Un’eccezione potrebbe esse-re fatta per il latte (e ragione-volmente anche per il sierodi latte) e per il contenutodel tubo digerente, separatoda questo ultimo, di animalimacellati, perché in questocaso l’impianto non necessi-ta del riconoscimento ai sen-si del regolamento sopra ci-tato.

zione della legge



a quantità e la qualitàdelle deiezioni prodotte nei diversi allevamenti zootec-nici è molto variabile e dipende da diversi fattori, tra iquali lo stadio fisiologico e di crescita dell’animale e il re-gime alimentare. È quindi difficile stabilire delle rese me-die in biogas. Recentemente un network europeo(www.adnett.org), di cui fa parte anche il Crpa, ha defini-to che in condizioni ottimali (sia per le caratteristiche deiliquami che del processo di digestione anaerobica) dai

L

27

PIÙ SEMPLICE PER L’AZIENDA

SUINICOLAPIÙ SEMPLICE PER L’AZIENDA

SUINICOLALe tipologie impiantistiche oggi disponibili

prevedono investimenti più o meno elevati. Negliallevamenti suinicoli si è diffuso uno schema

d’impianto elementare, con semplici teli dicopertura delle vasche di stoccaggio. Nel caso dei

liquami bovini, invece, così come nella codigestionecon altro materiale organico, si rendono necessarie

attrezzature più evolute che consentono lamiscelazione, la coibentazione e il controllo della

temperatura di reazione.


????28

liquami bovini e suini si possono ottenerele produzioni di biogas sotto indicate.Per sfruttare convenientemente la possibi-lità di utilizzare il biogas, è oggi disponibi-le per le aziende singole una tecnologiasemplificata e a basso costo per il trattamen-to anaerobico dei reflui (figure a fianco), chesta riscuotendo l’interesse in particolaredei suinicoltori. Questa prevede la sempli-ce copertura con teli in materiale plasticodei lagoni o delle vasche di stoccaggio, con ilrisultato di:1. ridurre le emissioni maleodoranti;2. stabilizzare i liquami;3. raccogliere il biogas prodotto durante il

processo.Non esiste una procedura standardizzata didimensionamento e di previsione dellaquantità di biogas prodotto. Le ditte che rea-lizzano questo tipo di impianti utilizzano un

approccio empirico, raccomandando la co-pertura di superfici corrispondenti a un mi-nimo di 30 fino a un massimo di 90 giorni diritenzione idraulica del liquame (rapportotra il volume del bacino coperto e il volumedel liquame caricato giornalmente).

Liquami riscaldati col caloreautoprodotto

Lo schema più efficiente è comunquequello che prevede le seguenti attrezzature:- la realizzazione di più bacini, di cui il pri-

mo per separare i solidi e i successivi perlo stoccaggio;

- la copertura del primo bacino per la cap-tazione del biogas;

- l’utilizzo di una serpentina per l’acquacalda immersa nella vasca coperta per ilriscaldamento dei liquami.

La serpentina di riscaldamento è necessa-

Si possono ottenere

Si possono ottenere

Rese in biogas in condizioni ottimali

liquame prodottoda una vacca da latte del

peso vivo medio di 500 kg

liquame prodotto da unsuino da ingrasso del

peso vivo medio di 85 kg


29

0,750 m3 di biogasal giorno

0,100 m3 di biogas al giorno

Impianto con semplice copertura della vasca

Con copertura e riscaldamento dei liquami

Sopra, due ipotesi diimpianto semplificato. Incaso di riscaldamento deiliquami spesso questo si

ottiene utilizzando ilcalore autoprodotto.

rotovaglio

rotovaglio

acqua calda

energiaelettrica

vasca di raccoltae sollevamento


frazione solida

frazione solida

lagone o vasca di accumulo

biogas agli utilizzi

biogas agli utilizzi

sistema di copertura eraccolta biogas a singolao a doppia membrana

biogas

cogeneratore

sistema galleggiantedi raccolta gas

sistema di riscaldamento

serbatoio di stoccaggio


ria qualora si vogliano evitare sbalzi di pro-duzione di biogas legati alla stagionalità (atemperature basse corrispondono basseproduzioni). Il liquame può essere digeritoa temperatura controllata, preferibilmentetra i 35 e i 37 °C; in questo caso la con-centrazione di metano nel biogas è media-mente del 65%.Trattandosi di impianti semplificati non èsempre possibile realizzarli in modo che latemperatura del reattore si mantenga co-stante. In molti casi la serpentina internaalla vasca serve per utilizzare il calore dicogenerazione, con variazioni di tempera-tura da un minimo di 20-25 °C in invernofino a un massimo estivo anche superioreai 35 °C.In questo caso la cogenerazione è la solu-zione più conveniente, perché permette diprodurre energia elettrica con una resa del20-30% ed energia termica con una resa

del 60-70%. Gran parte dell’energia termi-ca così prodotta può essere utilizzata per ilriscaldamento del digestore.A seconda della tecnologia adottata (impiantisemplificati a freddo o con sistema di riscal-damento), la produzione di biogas ottenibilepuò variare da 25 m3/anno ogni 100 kg di pe-so vivo suino (pari a 15 m3/anno di metano) a32 m3/anno (circa 21 m3/anno di metano).

Quando occorre un reattorepiù complesso

Tale tipologia impiantistica semplificata non èadatta se si vogliono co-digerire con i liquamisuini anche colture energetiche e/o scarti or-ganici agroindustriali; in questo caso è consi-gliabile il reattore completamente miscelato(CSTR), coibentato e operante in mesofiliae/o termofilia (figura a fianco).Nel caso di codigestione con i liquami zoo-tecnici di colture energetiche e/o scarti orga-nici agroindustriali, è necessaria la presenzain testa al digestore di un sistema di alimen-tazione che tagli e sminuzzi i co-substrati, ene consenta la dosatura e la pesatura.Sempre all’interno dell’allevamento suino,quando è presente un impianto di depura-zione biologico aerobico per diminuire il ca-rico di nutrienti (in particolare azoto) del li-quame, può essere interessante l’inserimentodella digestione anaerobica nella linea di trat-tamento depurativo per ridurne, grazie al re-cupero energetico, il costo di esercizio (sche-ma a lato). È possibile con il biogas recupera-

????30

A fianco, dall’alto:schema di impiantocompletamentemiscelato (CSTR),coibentato eoperante in mesofiliao termofilia;inserimento delladigestioneanaerobica in unimpianto didepurazione aerobicosu liquami suini.In questa pagina,alcuni esempi disistemi dialimentazione dibiomasse solide neldigestore.


31

Cosigestione di liquami e altre colture energetiche o scarti organici

Digestione anaerobica in presenza del depuratore aziendale

liquamegrezzo

fango DIGESTORE ANAEROBICO CENTRIFUGA

STABILIZZATORESTOCCAGGIO

STOCCAGGIOFERTIRRIGAZIONE

fangosupero

chiarificato

frazi

one

solid

a

chiarificatoeffluente

digestato

FOGNATURAPUBBLICA

FLOTTATORE

DIGESTORE AEROBICO

USOAGRONOMICO

biogas

scarico liquamidigeriti gasometro

rotovaglio energiaelettrica


frazione solida cogeneratore

acqua calda

digestore CSTRmantelloscambiator


to coprire completamente la richiesta ener-getica dell’impianto di depurazione aerobico.Relativamente ai liquami bovini, attualmentein Italia sono operativi circa 40 impiantiaziendali, per la maggior parte localizzati inprovincia di Bolzano. Nella maggior parte diquesti ultimi impianti, vengono trattati con iliquami bovini anche scarti organici domesti-ci e della ristorazione; tutti sono stati realiz-zati secondo gli schemi costruttivi normal-mente utilizzati per i liquami bovini in Bavie-ra (la regione tedesca con il maggior numerodi impianti di biogas) e in Austria. La tipolo-gia impiantistica più utilizzata è quella del

reattore completamente miscelato (CSTR),coibentato e operante in mesofilia.Nella figura in alto è riportato lo schema diimpianto di biogas per liquami bovini piùdiffuso in Germania.Altra tipologia impiantistica utilizzata in par-ticolare quando si digeriscono miscele di bio-masse ad alto tenore di sostanza secca (com-prese nell’intervallo 8-15%), è il reattore ci-lindrico orizzontale, miscelato, coibentato eoperante in mesofilia e/o termofilia (figurain basso).

Icosti di investimento per un impianto di biogas variano da caso a caso, in base alle specificheesigenze di installazione (impianti di tipo semplificato, impianti completamente miscelati, co-ibentati e riscaldati, ecc.) e i materiali avviati a digestione (solo liquami zootecnici, liquami zoo-

tecnici + colture energetiche o scarti agroindustriali, ecc.). È quindi, difficile definire dei costi diinvestimento standard, che possono servire da riferimento. Indicativamente, comunque, per lamaggior parte degli impianti, ad esclusione di quelli di tipo semplificato (coperture in materialeplastico di lagune o vasche di stoccaggio di liquami zootecnici, non miscelati e non riscaldati), sipuò definire un intervallo di costo di investimento di 250-700 € per metro cubo di digestore anae-robico oppure di 2.500-7.500 € per kW elettrico installato in cogenerazione.

Quanto costa investire in biogas

????32

A fianco, dall’alto:lo schema piùdiffuso inGermania per iltrattamento diliquami bovini;reattore cilindricoorizzontale,miscelato ecoibentato.


Reattore per biomasse ad alto tenore di sostanza secca

Impianto per liquami bovini

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Tubazione biogas Stoccaggiobiogas

Stoccaggioliquami

Liquamebovino

Liquamedigerito

Sistema diriscaldamento

Pulizia gas/valvola di sicurezza

Energia elettrica

CogeneratoreStoccaggio acqua calda/scambiatore di calore

Calore

CoibentazioneCoibentazione

Digestore

Stoccaggiobiogas

Vasca di raccoltae sollevamento


?????34

Si riporta, a titolo di esem-pio, la descrizione di un

impianto semplificato dibiogas realizzato nel 1993 inun allevamento suinicolo inprovincia di Parma e sotto-posto a una campagna dicontrollo dal Crpa fino al2001. L’impianto è ancorain funzione e il biogas è uti-lizzato per alimentare uncogeneratore:- l’acqua calda prodotta ve-

niva utilizzata per riscal-dare il liquame in dige-stione;

- l’energia elettrica prodot-ta viene ceduta intera-mente alla rete elettricaEnel in base al provvedi-mento CIP n. 6/92 (fino al2001).

L’allevamento è di media di-mensione e rappresenta unclassico esempio di struttu-ra per la produzione del sui-no pesante. Al suo interno èpresente anche il mangimi-ficio. I ricoveri aziendalihanno una capienza di 330posti scrofa e di 3.200 postiper suini in accrescimento eingrasso. Il peso vivo media-mente presente ammonta acirca 330 t.L’impianto di biogas è statorealizzato adattando oppor-tunamente le vasche previsteper lo stoccaggio dei liqua-mi. In particolare:- il liquame arriva a un poz-

zetto da cui una pompa losolleva e lo invia a un roto-vaglio per la separazione

Bilancio energetico e analisi economicadi un impianto semplificato di biogas,

inserito all’interno di un’aziendasuinicola particolarmente

rappresentativa della zootecniaparmense.

Nel classico allevam

Vedute dell’impianto dibiogas dell’allevamento diParma: i due reattoriorizzontali non miscelati concopertura in materialeplastico (sopra e al centro) eil cogeneratore (in basso).


35

della frazione solida gros-solana;

- la parte solida separata vie-ne accumulata nella plateasottostante appositamenterealizzata;

- la parte liquida viene sud-divisa in due flussi identicida un partitore idraulico e

quindi inviata a due vaschedi digestione parallele diidentiche dimensioni.

Ogni linea di digestione èpertanto indipendente e vie-ne realizzata con una vasca di25x6 m, profonda media-mente 4,5 m, con volume to-tale utile di circa 600 m3. Le

pareti laterali delle vasche didigestione sono coibentate eogni vasca è riscaldata me-diante serpentina in acciaio,installata in prossimità delfondo, nella quale è fatta cir-colare acqua calda prove-niente dalla centrale di coge-nerazione.

ento da suino pesante

Pianta e schema di flusso dell’impianto di biogas dell’allevamento di Prama

3000 m33000 m3

3000 m3

580 m3

600m3

600m3

coibentazione

biogas1 pozzetto arrivo fognature2 rotovaglio3 platea stoccaggio frazione

solida4 vasche di digestione

anaerobica5 vasca di stoccaggio6 lagune di stoccaggio7 locale cogeneratore


Il biogas formatosi e recupe-rato mediante le due copertu-re a cupola è avviato a un lo-cale dove è installato un coge-neratore in grado di fornirecirca 50 kW di potenza elettri-ca e 120 kW di potenza termi-

ca. Il cogeneratore è provvistodi un quadro di parallelo reteche gli permette di lavorare siain parallelo con altri eventualicogeneratori, sia con la reteEnel.Nella tabella sottostante sono

riportati i principali parametrioperativi. La produzione mas-sima di biogas si è avuta neiperiodi estivi in concomitanzacon l’aggiunta al liquame diun certo quantitativo di sierodi latte risultato in eccedenzarispetto ai fabbisogni alimen-tari dei suini. Il siero scaricatoha rappresentato in volumeuna percentuale non superio-re al 10% del liquame avviatoall’impianto.La produzione di biogas perunità di superficie coperta èalta, risultando mediamentesu tutto il periodo monitoratopari a 1,322 m3/m2 al giorno ea 1,990 m3/m2 al giorno nelperiodo di massima produzio-ne.Nella tabella a fianco sono ri-assunti i parametri produttivimedi, il bilancio energetico el’analisi economica riscontratinel periodo ottobre 1994 -giugno 2001.Il beneficio economico, in ter-

36 ????

Parametri operativi Media Deviazione standard IntervalloPortata in ingresso- liquame (m3 al giorno) 64 13 36,9-91

- siero (1) (m3 al giorno) 2,0 1,3 0-6,4

Temperatura nel digestore (°C) 25,0 4,9 17,5-33,3

Produzione di biogas (2)

- per giorno (m3/d) 396 109 127-597

- per unità di superficie coperta (m3/m2 al giorno) 1,322 0,364 0,423-1,990

- per unita di volume coperto (m3/m3 al giorno) 0,331 0,091 0,106-0,498

- per unità di peso vivo suino (m3/t peso vivo al giorno) 1,201 0,331 0,385-1,809

(1)L’aggiunta di siero è iniziata nel febbraio 1995 e non è stata costante durante il periodo in esame; il valore medio riportato si riferisce solamenteai mesi durante i quali si è effettuata l’aggiunta.

(2)La produzione di biogas è stata determinata sulla base delle ore di funzionamento del cogeneratore; il cogeneratore è stato fermo per manutenzione1 settimana nel marzo 1995, 7 settimane nel periodo settembre-novembre 1996, 6 settimane nel periodo maggio-giugno 1998, 10 giorni neldicembre 1998, 1 settimana nel febbraio 1999 e 20 giorni nel giugno 1999.

Caratteristiche operative dell’impianto di Parma


mini di energia elettrica pro-dotta e venduta a Enel, detrat-ti i costi di manutenzione deldigestore e del cogeneratore,sulla base di circa 7 anni dioperatività, è quantificabile incirca 29.200 € all’anno. L’ul-teriore beneficio, difficilmentemonetizzabile, ma ugualmen-te importante, che l’impiantoprocura all’allevamento è dicarattere ambientale, in quan-to ha consentito una diminu-zione delle emissioni gassose(ammoniaca, metano, com-posti maleodoranti) in fase distoccaggio e di utilizzo incampo dei liquami.

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Resa produttiva ed economicaParametri produttivi

Scrofe presenti 330 n.Peso vivo presente 330 tLiquami prodotti 23.360 m3/annoBiogas prodotto 141.472 m3/annoIndice di conversione 429 m3 biogas/t

peso vivo annoBilancio energetico

Cogeneratore (potenza elettrica) 50 kWEnergia elettrica prodotta 203.178 kWh/anno

Analisi economicaRicavo della vendita di energia elettrica (1) 37.598 €/annoCosto di manutenzione del cogeneratore (2) 6.301 €/annoCosto di manutenzione del digestore 2.066 €/annoBenefici netti 29.231 €/annoInvestimento (3) 90.900 €Tempo di recupero (4) 3,1 anni

(1)L’energia elettrica è stata ceduta all’Enel a 0,13 €/h Wh nel 1994-95, a 0,14 €/h Wh nel 1996, a 0,15 €/h Wh nel 1997-99 e a0,17 €/h Wh nel 2000-01.

(2)Si considerano 0,0,31 €/h Wh prodotto; al giugno 2001 il cogena-tore ha funzionato 33.306 ore.

(3) Il costo (anno 1993) comprende: le due coperture per il recupero delbioga, per un totale di 300 m2 coperti, la cupola gasometrica, loscambiatore di calore posto sul fondo delle due vasche di digestione, ilcogeneratore, l’alloggiamento del cogeneratore stesso e l’installazionedel tutto.

(4)Tempo di recupero = costo unitario investimentobenefici netti

Nelle due tabelle siriportano i risultatidel monitoraggioeffettuato nelperiodo ottobre 1994- giugno 2001.Accanto ai datiindicati andrebberoconsiderati i beneficiin termini ambientaliper il contenimentodelle emissionigassose.


Produzione di biogas e di energiafinale nei paesi dell’Ue

(Migliaia di tonnellate equivalenti petrolio)Paese Biogas prodotto Energia ottenuta nel 2004

2003 2004 (*) Elettricità Calore TotaleGran Bretagna 1.253 1.473 349,5 68,0 417,5Germania 1.229 1.291 277 83,4 360,4Francia 344 359 42 56,0 98Spagna 257 275 70,9 14,7 85,6Italia 201 203 93 0 93Svezia 119 120 5,5 33,4 39Olanda 109 110 25 2 27Danimarca 83 93 21,9 26,7 48,6Portogallo 76 76 0,3 0 0,3Repubblica Ceca 41 50 11,9 23,1 35Polonia 35 43 5,6 0,2 5,8Belgio 42 43 12,3 0,6 12,9Austria 38 42 10,5 6,1 16,6Grecia 32 32 9 6 15Irlanda 19 19 6 3 9Finlandia 16 17 4,6 3,8 8,4Slovenia 6 7 2,7 1,2 3,8Lussemburgo 4 5 2,8 0,9 3,7Slovacchia 3 3 0,2 0,1 0,2Estonia 3 3 - - -Ungheria 2 2 1,6 0,7 2,3Totale Ue 3.912 4.266 952 330 1282(*) Dato stimatoFonte: EurObserv’ER, 2005


UN VIAGGIO NELLA

REALTÀ EUROPEA

n Europa la diffusionedella digestione anaerobica ha interessato inizial-mente il settore dei depuratori civili per la stabi-lizzazione dei fanghi di supero e attualmente sistima siano circa 1.600 i digestori operativi.A tutt’oggi la digestione anaerobica è consideratauna delle tecnologie migliori per il trattamentodelle acque reflue agroindustriali ad alto caricoorganico e già nel 1994 erano attivi circa 400 im-pianti europei di biogas aziendali e consortili.Inoltre sono oltre 2.500 i digestori anaerobicioperanti su liquami zootecnici nei paesi dell’Ue,in particolare in Germania (oltre 2.000), seguitada Danimarca, Austria, Svizzera, Italia e Svezia.

39

UN VIAGGIO NELLA

REALTÀ EUROPEANel nostro Paese, come nel resto d’Europa, più di un terzodel biogas proviene dalle discariche dei rifiuti urbani. Per ladigestione anaerobica dei liquami zootecnici la Germania

ha il primato assoluto, mentre in Italia la quasi totalità degliimpianti è localizzata al Nord e tratta liquame suino. La

produzione combinata di calore ed elettricità è la modalitàpiù diffusa da trasformazione del biogas.

I


15 Paesi dell’Unione Europea (non sonocompresi i nuovi 10 entrati) ammontano acirca 1.200 milioni di tonnellate, dei qualicirca l’80-90% è costituito da deiezionianimali e il resto da rifiuti organici urbanie industriali.Di seguito si riporta la descrizione di cin-que impianti di codigestione oggetto di vi-sita da parte dei tecnici del Crpa, di cui iprimi tre in Germania e gli altri due in Au-stralia. L’ultimo si differenzia in modo par-ticolare dai precedenti, in quanto non trat-ta liquami zootecnici ma esclusivamentecolture energetiche.

Impianti di biogas per liquamizootecnici in italia

EurObserv’ER stima per l’Italia una pro-duzione di biogas nel 2003 di 201 ktep(circa 2,3 milioni di MWh). Oltre un terzodi questa produzione è attribuibile al recu-pero di biogas dalle discariche per rifiutiurbani.Alla fine degli anni Ottanta si è andata dif-fondendo una nuova generazione di im-pianti di biogas semplificati e a basso co-sto. Questi, realizzati sovrapponendo unacopertura di materiale plastico a una vascadi stoccaggio dei liquami (si veda a pag. 28),permettono non solo di recuperare energiama anche di controllare gli odori e di sta-bilizzare i liquami. Da un censimento con-dotto nel 1999, è emerso che circa 40 diquesti impianti erano già operativi all’epo-ca e dalle informazioni raccolte presso le

È doveroso ricordare anche che il recupe-ro di biogas dalle discariche per rifiuti ur-bani rappresenta in Europa, e in particola-re in Gran Bretagna, la più importante fon-te di energia alternativa da biomasse, concirca 450 impianti operativi.Negli ultimi anni sta crescendo di impor-tanza anche l’utilizzo della digestioneanaerobica nel trattamento della frazioneorganica dei rifiuti urbani raccolta in mododifferenziato (FORSU), in miscela con altriscarti organici industriali e con liquamizootecnici (codigestione). In Danimarca, inparticolare, sono attualmente funzionanti20 impianti centralizzati di codigestione,che trattano annualmente circa 1.100.000 tdi liquami zootecnici e 375.000 t di residuiorganici industriali e FORSU.In due recenti pubblicazioni sono staticensiti in Europa circa 130 impianti di di-gestione anaerobica che trattano più di2.500 t/anno di frazione organica di rifiutiurbani (sia da raccolta differenziata, sia daselezione meccanica a valle) e/o di residuiorganici industriali.Per il 2003 si può stimare che la produzio-ne di biogas nei paesi dell’Ue sia stata dicirca 3.912 ktep, pari a circa 45 milioni diMWh (1 ktep = 1.000 t equivalenti di pe-trolio), più di un terzo è dovuta al recupe-ro di biogas dalle discariche per rifiuti ur-bani. Per il 2010 EurObserv’ER prevedeuna produzione di biogas di 8.600 ktep(circa 100 milioni di MWh).I rifiuti organici prodotti annualmente nei

40 ????

Dall’indagine del 1999risultava che dei 72impianti funzionanti conliquami zootecnici, 5 eranocentralizzati e 67 aziendali.


dali dell’Alto Adige vengono trattati con iliquami bovini anche scarti organici dome-stici e della ristorazione; nel gennaio 2004in Alto Adige erano in funzione 25 im-pianti, di cui 2 consortili, e 6 erano in co-struzione.I 5 impianti centralizzati attivi in Italia (ta-bella sottostante) sono tutti reattori com-pletamente miscelati operanti in un inter-vallo di temperatura mesofila (30-40 °C).Tra gli impianti aziendali prevalgono quel-li di tipo semplificato e a basso costo, rea-lizzati sovrapponendo una copertura dimateriale plastico a una vasca o laguna distoccaggio dei liquami.Relativamente all’uso del biogas, la coge-nerazione (produzione combinata di calo-re ed energia elettrica) è prevalente: in tut-ti gli impianti centralizzati e in 40 impiantiaziendali sono installati cogeneratori; in 21impianti, in genere annessi a caseifici per laproduzione di Grana Padano o ParmigianoReggiano, il biogas viene bruciato direttamen-te in caldaia.Nel corso degli ultimi anni anche in Italia si è

ditte produttrici risulta che circa altri 30siano stati realizzati dal 1999 al 2004. Que-sti impianti operano in psicrofilia o a tem-peratura più o meno controllata.Complessivamente, nel 1999 erano 72 gliimpianti di biogas funzionanti con liquamizootecnici in Italia: 5 di questi erano im-pianti centralizzati e 67 impianti aziendali.La quasi totalità degli impianti è localizza-ta nelle regioni del Nord (39 in Lombardia,7 in Emilia Romagna, 12 in Trentino - Al-to Adige).La maggior parte degli impianti opera conliquame suino; solamente 12 impiantiaziendali, tutti localizzati nella provincia diBolzano, e 2 centralizzati trattano liquamebovino. Sono ancora pochi gli impianti chetrattano miscele di più reflui, non solozootecnici: negli impianti centralizzati ven-gono trattati anche fanghi di depurazione,reflui dell’agroindustria, in particolare ac-que di vegetazione dell’industria olearia, erifiuti organici domestici derivanti da rac-colta differenziata dei rifiuti urbani.Nella maggior parte degli impianti azien-

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Impianto Reattore Temperatura Carico Tempo di Volume Input Uso di lavoro volumetrico ritenzione reattore biogas

(°C) (m3/giorno) idraulica(giorni)

Marsciano Reattore 30 – 40 800 18 14200 Liquame Cogeneratore(Perugia) completamente suino+reflui

miscelato (*) agroindustr.Bettona Reattore 30 – 40 700 13,5 9500 Liquame Cogeneratore(Perugia) completamente suino e bovino +

miscelato (*) reflui agroindustrSpilamberto Reattore 30 – 40 600 20 12000 Liquame Cogeneratore(Modena) completamente suino e bovino+

miscelato (*) fanghi civili

Visano Reattore 30 – 40 570 21 12000 Liquame Cogeneratore(Brescia) completamente suino e bovino

miscelatoLozzo Reattore 30 – 40 500 10 5000 Fanghi agroindustr. CogeneratoreAtestino completamente +FORSU+ liquame

miscelato bovino

(*): doppio stadio (secondo stadio non miscelato e non riscaldato)

Gli impianti centralizzati italiani (1999)


Impiantosemplificato diLonato:copertura conmaterialeplastico di unadelle vasche distoccaggio deiliquaminell’allevamento suinicoloannesso alcaseificio per laproduzione delGrana Padano.

???42

Questo particolare tipo di copertura è moltosemplice da installare: vari moduli vengonosemplicemente fatti galleggiare accostati l’u-no all’altro sulla superficie del liquame. Il bio-gas prodotto gonfia le coperture mantenen-dole sollevate e permettendo una certa capa-cità di accumulo del biogas stesso. Quest’ul-timo viene recuperato attraverso tubazioni dicollegamento tra le diverse cupole di raccoltache lo portano a un collettore principale,provvisto di valvole di regolazione della pres-sione, pressostato di regolazione ed elettro-soffiante per l’invio al sistema di utilizzazione.La produzione di biogas è fortemente in-fluenzata dalle temperature ambientali eoscilla in media dai 1.000 m3/giorno nel pe-riodo invernale, ai circa 2.000 m3/giorno nelperiodo estivo. Il biogas prodotto viene utiliz-zato in un generatore di vapore, tipo dual fuel(gasolio/biogas), e il vapore viene utilizzato nelcaseificio nella produzione del formaggio.Il liquame digerito defluisce in un altro baci-no di stoccaggio, scoperto e dotato di misce-latori, da cui viene poi prelevato per essereutilizzato sui terreni agricoli circostanti all’al-levamento e coltivati prevalentemente a mais.

Impianto di depurazionea Cremona

Anche in questo caso il liquame trattato èquello dell’annesso allevamento suinicolo,che conta circa 12.000 capi suini all’ingrasso,

mostrato interesse alla codigestione dei liqua-mi zootecnici con le colture energetiche (inparticolare mais e sorgo zuccherino) e gliscarti agoindustriali e attualmente alcuni im-pianti così impostati sono già in funzione, incostruzione o in fase di progettazione.La tabella a fianco riassume le caratteristichedella realtà impiantistica nazionale al 1999,mentre di seguito vengono descritti in modoapprofondito 3 impianti di Lonato (BS), Cre-mona e Castenaso (BO).

Impianto semplificatoa Lonato (BS)

Si tratta di un impianto semplificato che re-cupera il biogas che si sviluppa dai liquamisuini durante il periodo di stoccaggio che pre-cede il loro utilizzo agronomico. Il reattoreanaerobico è molto semplificato: si tratta diun lagone di circa 8.000 m3 di volume, che ri-ceve le deiezioni provenienti da un alleva-mento di circa 7.000 capi suini all’ingrasso,annesso a un caseificio di Lonato (Brescia). Ilcaseificio produce Grana Padano e il siero re-siduo dalla lavorazione viene utilizzato per l’a-limentazione dei suini. Il lagone è profondocirca 8 m, non è riscaldato (la temperatura delliquame varia in funzione della temperaturaambiente), non è miscelato ed è completa-mente ricoperto con circa 1.000 m2 di un par-ticolare tipo di copertura modulare a cupolein PVC, rinforzato con fibra di poliestere.

Impiantosemplificato diLonato:copertura conmaterialeplastico di unadelle vasche distoccaggio deiliquaminell’allevamento suinicoloannesso alcaseificio per laproduzione delGrana Padano.


43

alimentati con il siero di latte residuo delle la-vorazioni del caseificio. L’impianto di tratta-mento è più complesso del precedente; sitratta, infatti, di un impianto di depurazionebiologica aerobica, finalizzato allo scarico inacque superficiali, e comprende un digesto-re anaerobico con recupero energetico per lafrazione fangosa (fango primario e seconda-rio) del liquame.L’impianto prevede:• un flottatore, che ha il compito di separa-

re i solidi sospesi presenti nel liquame sui-no;

• un impianto di depurazione biologico ae-robico a fanghi attivi per il trattamentodella frazione chiarificata, che successiva-mente viene scaricata in acque superficia-li;

• un reattore anaerobico per la frazione fan-gosa.

Il reattore è di tipo semplificato, ma riscal-dato, costituito da una vasca in calcestruz-zo armato del volume di 2.000 m3, chiusacon una copertura in PVC rinforzato confibra di poliestere del tipo a tripla membra-na, che consente il recupero del biogas e di

Digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici in Italia (1999)

Tipo di reattore 27 impianti sono CSTR (reattori completamente miscelati)24 impianti sono di tipo plug flow – vasca in cemento coperta16 impianti sono lagune coperte

Alimentazione 51 impianti: solo liquami suini3 impianti: prevalentemente liquame suino addizionato con liquame bovino1 impianto: prevalentemente liquame suino addizionato con siero di latte2 impianti: solo liquame bovino10 impianti: prevalentemente liquame bovino addizionato con scarti organici selezionaticontenuto di sostanza secca < 10%

Dimensioni 17 impianti: volume < 500 m3

10 impianti: volume fra 500 e 1000 m3

20 impianti: volume tra 1000 e 5000 m3

Per gli altri impianti i dati sul volume non sono disponibili Le lagune coperte sono spesso classificate sulla base della superficie coperta

Temperatura 52 sono impianti operanti in mesofilia9 impianti operano in psicrofiliaPer 6 impianti il dato non è disponibile

Tempo di riten-zione idraulica 10 impianti: HRT < 15 giorni(HRT) 11 impianti: HRT tra 16 e 25 giorni

6 impianti: HRT tra 26 e 35 giorni16 impianti: HRT ≥ 35 giorniPer 24 impianti il dato non è disponibile

Uso del biogas 40 impianti: cogenerazione21 impianti: solo generazione termica6 impianti: solo produzione di energia elettrica

Età 5 impianti hanno più di 16 anni5 impianti hanno tra i 5 e i 15 anni14 hanno meno di 5 anniPer gli altri impianti il dato non è disponibile

72 impianti censiti, 67 dei quali aziendali

Dei 67 impianti aziendalicensiti, più della metàproducevano, in modo

combinato, energia terminaed elettrica.


compensare la differente velocità di produ-zione e consumo del biogas, come un veroe proprio sistema gasometrico a volumevariabile.Attraverso un particolare sistema pneuma-tico, il biogas prodotto, in misura di circa1.000 m3/giorno, viene avviato a due grup-pi di cogenerazione della potenza unitariadi 90/130 kW (elettrici/termici). Il caloreprodotto viene utilizzato per il riscalda-mento del reattore, che opera in mesofilia,mentre l’energia elettrica è venduta all’E-nel. Il fango in uscita dal digestore vienedisidratato con nastropressa e accumulatoin attesa dell’utilizzo agronomico.

Codigestione in allevamentoda latte a Bologna

L’impianto di digestione anaerobica di Ca-stenaso (BO) è di recente costruzione ed èoperativo dall’estate 2005; sin dal suo avvioe per un periodo di circa un anno sarà og-getto di una campagna di monitoraggio,condotta dal Crpa nell’ambito di un pro-getto biennale di sperimentazione sul bio-gas nell’allevamento bovino, finanziatodall’Assessorato Agricoltura della RegioneEmilia-Romagna.Si tratta di un impianto di codigestione chetratta liquame bovino - proveniente da unallevamento con circa 100 capi in lattazio-

ne - in miscela con residui agricoli e coltu-re energetiche. Il liquame bovino, attual-mente, rappresenta in media il 70% in vo-lume dell’alimentazione del digestore; il re-stante 30% è costituito da foraggio, insila-to di mais, scarti di cipolle, patate e polpe dibietola, conferiti rispettivamente da agri-coltori e da uno zuccherificio nelle vici-nanze dell’azienda.L’impianto è costituito da due digestori ri-scaldati della capacità di 1.200 m3 (diame-tro 16 m e altezza 6 m) e da due vasche distoccaggio di 1.000 m3 (diametro 16 m ealtezza 5 m). Le vasche di stoccaggio nonsono coibentate, né riscaldate; una è co-perta con un telo in materiale plastico perl’accumulo del biogas prodotto, l’altra vie-ne utilizzata per lo stoccaggio del liquamestabilizzato dopo la digestione anaerobica esuccessivamente avviato all’utilizzo agro-nomico sui terreni dell’azienda.I digestori sono dotati di sistema di riscal-damento interno, alimentato dal cogenera-tore, che mantiene la temperatura del sub-strato a 37,5-38,5 °C. Un sistema di agita-zione verticale con potenza impegnata dicirca 18 kW (temporizzato 5-10 minuti perora) evita la formazione di strati disomoge-nei del substrato nei due digestori riscalda-ti. Il biogas accumulato e stoccato nella cu-pola della prima vasca di stoccaggio viene

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L’impianto diCremona,semplificato mariscaldato,nell’allevamento suinicoloannesso allalatteria.


trattato mediante impianto di desolforazio-ne biologico (con aggiunta controllata diaria) per evitare concentrazioni elevate diacido solfidrico (H2S), dannose per il coge-neratore. Le pareti delle vasche di digestio-ne riscaldate sono coibentate con pannellidi polistirene (Styrodur) di 8 cm di spesso-re.Il carico di liquame giornaliero stimato è dicirca 15-20 m3 e viene immesso nel primodigestore attraverso un tubo di adduzioneche parte dal pozzetto di accumulo liquamidi stalla, mentre gli scarti agricoli sono ca-ricati tramite una tramoggia dotata di co-clea di sollevamento della biomassa, il cuiquantitativo è attualmente stimato in circa10 t/giorno. I digestori sono collegati traloro sia da un tubo per il passaggio del gassia da un tubo in PVC nella parte bassa delreattore per il passaggio del digestato.Il tempo di ritenzione idraulica è attual-mente di circa 85 giorni (volume dei duedigestori riscaldati+vasca accumulo coper-ta/volume di liquame e biomassa immessonel digestore).Il biogas prodotto viene utilizzato in un co-

generatore con potenza elettrica di 110 kWe termica di 220 kW (è previsto un altrocogeneratore da 250 kW elettrici).L’energia elettrica è in parte utilizzata per ilfabbisogno dell’azienda agricola e dell’im-pianto (circa il 15% di quella prodotta), ilresto viene venduto all’Enel. L’energia ter-mica è impiegata per il riscaldamento deireattori (circa il 50%) e per le esigenze del-l’azienda agricola compreso il riscalda-mento invernale dell’abitazione del pro-prietario. Il locale cogeneratore è stato pre-disposto per ospitare fino a 3 macchine da110 kW elettrici ciascuna e le linee elettrichee i quadri installati hanno una potenzialitàche può essere portata fino a 500 kW.L’impianto è costato, sino ad ora, circa700.000 euro, di cui circa 120.000 per l’im-pianto elettrico, i quadri di controllo, il dissi-patore dell’energia termica in esubero, cabi-na elettrica e trasformatori elettrici per potercedere energia in rete a 15.000 V. L’aziendaprevede di ricavare circa 0,09-0,10 €/kWhquale contributo derivante da certificati ver-di e altri 0,08-0,09 euro per kWh ceduto inrete.

45

Impianti diCastenaso: nelle trefoto piccole, dall’alto,il cogeneratore, latramoggia di caricadelle biomasse solide,la vasca di stoccaggiocon cupolagasometrica inmateriale plastico;nell’immagine disinistra, il miscelatoree le tubazioni diriscaldamentoall’interno deldigestore.


???46

La Germania è certamenteil Paese europeo nel qua-

le negli ultimi dieci anni ladigestione anaerobica haavuto il maggior impulso, inparticolare nel compartozootecnico. Gli ultimi datidell’Associazione biogas te-desca, relativi al 2003, parla-no di circa 2.000 impiantiesistenti con una potenzaelettrica installata di circa 400MW. Circa il 94% degli im-pianti di biogas operano incodigestione, trattando assie-me ai liquami zootecnici altrisubstrati organici, scarti del-l’agroindustria, scarti dome-stici e della ristorazione, so-prattutto colture energetiche(mais, sorgo zuccherino, bar-babietola da foraggio, patate,

ecc.) e residui colturali. Im-portante per lo sviluppo delsettore è stata la politica diincentivazione del Governotedesco: questo ha fissato unprezzo per l’energia elettricada biogas che, con l’aggior-namento dell’agosto 2004,può arrivare fino a 0,215€/kWh per un periodo di 20anni ed eroga, in genere, an-che un contributo sull’inve-stimento.

Codigestionecon liquami bovini

L’impianto, avviato nel 1996,è situato nei pressi della citta-dina di Freising, in Baviera, inun allevamento di bovine dalatte (circa 150 capi) ed è ge-stito direttamente dall’alleva-

Ecco il resoconto delsopralluogo presso tre

impianti dicodigestione con

liquami in Germania -il cui Governo sostieneil prezzo del biogas ed

eroga un contributosull’investimento - e

due reattori in Austria,uno dei quali

alimentatoesclusivamente concolture energetiche.

Visite in German


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930 mila euro, dei quali circa155 mila euro per i cogene-ratori e l’allacciamento allarete elettrica pubblica. L’alle-vatore ha usufruito di unbasso tasso di interesse, manon ha ricevuto finanzia-menti in conto capitale. Lostesso allevatore gestisce an-che un impianto di compo-staggio per scarti organici everdi e,per sua stessa ammis-sione, il trattamento e la ge-stione di scarti organici sonodiventati una delle attivitàprincipali dell’azienda agri-cola.

Codigestione con liquamisuini a Thannhocking

L’impianto è in funzione dal1997 ed è situato nei pressi

tore. Si tratta di un impiantodi codigestione che tratta il li-quame bovino dell’aziendain miscela con scarti di ma-cellazione (sostanze grasse) efrazioni organiche da raccol-ta differenziata presso grandiutenze (mercati orto-frutti-coli, supermercati, mense, ri-storanti). Il liquame bovinorappresenta mediamente so-lamente il 40% dell’alimen-tazione al digestore; il restan-te 60% è costituito dagliscarti organici extra aziendaliper il cui ritiro l’azienda per-cepisce da un minimo di0,010 a un massimo di 0,026€/kg.L’impianto è costituito dadue digestori anaerobici po-sti in serie, il primo di 900 m3

e il secondo di 700 m3, ope-ranti in termofilia (45-50 °C).I due reattori sono costruitiin cemento e sono coibenta-ti e interrati; sono di geome-tria cilindrica e completa-mente miscelati con mixermeccanici. Il liquame in usci-ta dai digestori viene stoccatoin una vasca in cemento cir-colare e scoperta, del volumedi circa 1.000 m3 e successi-vamente avviato all’utilizzoagronomico sui terreni del-l’azienda e, non essendoquesti ultimi sufficienti, di al-tre aziende agricole limitrofe,che lo ricevono a titolo gra-tuito.Il biogas prodotto viene uti-lizzato per alimentare duecogeneratori dualfuel di 160 e75 kW elettrici di potenza.L’energia elettrica prodotta -

ia e in Austriacirca 2.500-4.000 kWh/gior-no (in funzione della sostan-za organica immessa nei di-gestori e di cui solamente500 kWh/giorno derivereb-bero dai liquami bovini, adetta del gestore) - viene ce-duta alla rete elettrica a unprezzo di circa 0,093 €/kWh. Per ottenere questo prezzovantaggioso il gestore del-l’impianto deve riversare l’e-lettricità in rete nella fasciaoraria tra le 6 del mattino e le10 di sera e garantire duran-te l’allacciamento 190kWh/h. Per lo stoccaggio delbiogas è presente un gaso-metro a pallone in materialeelastomerico, del volume dicirca 550 m3.L’impianto è costato circa

A fianco pozzetto dialimentazione del liquamesuino e ricezione dellebiomasse di scarto e,sopra, digestoresecondario con pallonegasometrico e stoccaggiofinale del digestato aThannhocking.


della cittadina di Thannhoc-king, in un allevamento sui-nicolo (circa 160 scrofe e1.500 capi all’ingrasso, per unpeso vivo medio presente dicirca 130 tonnellate). Anchequesto è un impianto di codi-gestione che tratta oltre al li-quame suino prodotto nel-l’allevamento aziendale, deie-zioni avicole, scarti vegetali(mercati orto-frutticoli, sfalcidel verde pubblico), scarti dimacellazione (grassi da flotta-zione). In totale l’impiantoviene alimentato con circa10.000 tonnellate all’anno diresidui organici, di cui il li-quame suino rappresentapoco più del 50%.L’impianto è gestito diretta-mente dall’allevatore ed ècostituito da due reattoriorizzontali in cemento (circa260 m3 di volume ciascuno),funzionanti in parallelo, co-ibentati, parzialmente inter-rati, miscelati meccanica-mente e alloggiati all’internodi un capannone, che ospitaanche gli attrezzi aziendali e idue cogeneratori (in totale120 kW di potenza elettrica)alimentati con il biogas pro-dotto.Il liquame in uscita dai duereattori orizzontali viene in-viato in un post-digestorecostituito da una vasca in ce-mento (circa 800 m3 di volu-me), circolare, coibentata eparzialmente interrata, mi-scelata, ricoperta con un teloin materiale plastico chefunge anche da gasometro. Èpresente una ulteriore vasca,uguale alla precedente (noncoperta, ma già predispostaper esserlo in futuro) dove illiquame digerito viene stoc-

48 ????

Dall’alto: il capannoneche ospita i digestori, lapala per la gestione del

rifiuto organicodomestico e i due

reattori anaerobiciall’interno del

capannone pressoLodan.


cato prima del suo utilizzoagronomico.L’energia elettrica prodottadai due generatori viene ven-duta alla rete elettrica allestesse condizioni viste per ilprecedente impianto.L’impianto è costato circa415.000 euro ed è previstoun tempo di ripagamentodell’investimento di circa 6-7anni.

Codigestione con liquamisuini a Landau

L’impianto è stato avviatonell’autunno 1998, ed è si-tuato nei pressi della città diLandau, in un’azienda agri-cola con un allevamento sui-nicolo. Anche questo è unimpianto di codigestione chetratta oltre al liquame suinoprodotto nell’allevamentoaziendale, gli scarti organici(circa 2.000 t/anno) derivantidalle raccolte differenziatesecco/umido domestichecondotte nelle cittadine loca-lizzate nella zona circostanteall’impianto (circa 40-50.000abitanti). Questo è l’ultimo diuna serie di 4 impianti analo-ghi per la codigestione de-centralizzata delle frazioni or-ganiche raccolte in modo dif-ferenziato dei rifiuti urbani(Rottaler Modell).L’impianto è gestito diretta-mente dall’allevatore che ri-ceve circa 93 euro per ognitonnellata di rifiuto organicoche ritira (ciò significa un ri-cavo anno di circa 186.000euro dal solo ritiro del rifiutoorganico). L’impianto preve-de in testa una preselezione,in parte ancora manuale, delrifiuto organico, per toglieregli eventuali materiali inerti

ancora presenti (tali materialiindesiderati rappresentanomediamente il 2-5% del ri-fiuto).L’impianto è stato installatoall’interno di un fabbricato incemento e legno, ben inseritonel contesto aziendale e terri-toriale, a poca distanza dal-l’allevamento e dall’abitazio-ne dell’allevatore. È costituitoda due digestori cilindrici (12m di diametro e circa 400 m3

di volume ciascuno), in ce-mento, coibentati e parzial-mente interrati, dotati di mi-scelazione meccanica (unmixer fissato alla parete incorrispondenza dell’ingressodel rifiuto organico) e di unraschiatore di fondo per ri-muovere materiali pesanti esabbie. I due reattori funzio-nano in serie, il primo operain mesofilia e il secondo intermofilia, per assicurare l’i-gienizzazione del liquameprima del suo utilizzo agro-nomico sui terreni aziendali.È presente anche una vasca incemento, circolare, (realizzatafuori dal fabbricato che ospitai due reattori) per lo stoccag-gio del liquame digerito.

Il biogas prodotto alimentaun cogeneratore da 70 kW dipotenza elettrica. L’energiaelettrica viene immessa nellarete pubblica con un ricavo dicirca 0,093 €/kWh.È presen-te anche un gasometro a pal-lone in materiale plastico.L’impianto è costato circa520.000 euro.

Scarti organici e coltureenergetiche in Austria

A nord-ovest di Vienna, c’èun’azienda agricola non zoo-tecnica, visitata nel 1999, chetratta oltre al liquame suinodi allevamenti vicini, circa5.000 t all’anno di scarti orga-nici domestici del vicino abi-tato e quelli raccolti nel loca-le mercato ortofrutticolo. Perfar ciò dispone di due reatto-

49Nell’impianto di Vienna: il locale che ospita i duereattori orizzontali e i cogeneratori, uno dei

reattori verticali e la vasca coperta di stoccaggio deldigestato, i cassonetti per la raccolta del rifiuto

organico domestico e il locale di caricamento delrifiuto organico nei digestori.


ri anaerobici orizzontali mi-scelati da 150 m3 ciascuno,due reattori verticali comple-tamente miscelati da 1.500m3 ciascuno e di tre cogene-ratori, per un totale di 240kWh di potenza elettrica in-stallata.L’agricoltore viene pagatodalla collettività fino a 0,04€/kg per ritirare gli scarti or-ganici domestici; dalla lorodigestione anaerobica ottieneun fertilizzante liquido diqualità, con buon tenore diazoto, da utilizzare in campa-gna; infine produce l’energiache serve per la gestione del-l’impianto e alla sua azienda evende l’elettricità eccedenteall’ente nazionale elettricoper 0,13 €/kWh.L’impianto di Strem è inveceoperativo dal 2004, è di tipoconsortile e tratta unicamen-te colture energetiche perprodurre energia elettrica etermica senza l’ausilio di li-

quame zootecnico. Nell’im-pianto vengono trattate circa10.000 t/anno di insilati di fo-raggio e mais. Le coltureenergetiche vengono prodot-te su circa 220 ha coltivati daagricoltori che partecipanoalla società. La quantità dibiomassa approvvigionataviene disposta su una super-ficie di insilaggio suddivisa in4 corsie di circa 4.350 m2 conuna capacità di stoccaggio dicirca 15.000 m3. Ogni giornovengono prelevate circa 25 tdi insilato di mais e 6 t di in-silato di foraggio che vengo-no portate a un sistema di ca-ricamento automatico, delvolume di 50 m3, dotato dicelle di carico; tramite unacoclea la biomassa viene con-vogliata a intervalli regolariall’interno del digestore. Ipercolati e l’acqua piovana,raccolti in una vasca tramiteun sistema di grondaie e pa-vimentazioni inclinate, ven-

gono indirizzati ai digestoriche insieme al ricircolo diuna parte della frazione liqui-da (ottenuta per separazionesolido/liquido del digestato inuscita dai gestori) determina-no il tenore di sostanza seccadesiderato nella miscela dialimentazione. Con regolaritàviene fatto un controllo deltenore di azoto ammoniacaledella frazione liquida ricirco-lata per evitare concentrazio-ni tossiche all’interno deireattori anaerobici. Il proces-so di digestione anaerobicaviene condotto in due dige-stori di 1.500 m3 ciascuno(diametro 16 m, altezza 8 m)realizzati in cemento armatoe coibentati con lana di roc-cia (70-80 mm). La miscela-zione e omogeneizzazione èottenuta utilizzando, in ognireattore, due miscelatori apale con asse orizzontale (po-tenza installata di 5,5 kW permixer), la cui velocità di giri è

???50


regolabile tramite un inverterper impedire la formazione dicroste o depositi sul fondovasca. Nel secondo digestoreè presente anche un mixer adelica sommersa. Un sistemadi lubrificazione automaticogarantisce la manutenzionedel miscelatore senza doverintervenire internamente aldigestore.La temperatura di digestionedi 52-53 °C viene garantitada un sistema di riscalda-mento all’interno dei dige-stori, collegato al cogenerato-re; la sostanza secca all’inter-no è del 10% circa. I duereattori funzionano in serie(la biomassa viene immessanel reattore primario e suc-cessivamente passa nel se-condario).Nel secondo digestore è pre-sente il gasometro, costituitoda una membrana in mate-riale plastico a doppio stratocon capacità di 300 m3. Il bio-gas viene desolforato (abbat-timento dell’idrogeno solfo-rato) con il sistema a ossida-zione biologica con aggiunta

controllata di aria. La produ-zione stimata di biogas (55%metano) è di 230-250 m3/ora,pari a circa 2 milioni dim3/anno.Tra i due digestori è presenteuna sala pompe dove, tramitevalvole automatiche si posso-no gestire l’entrata e l’uscitadella miscela digerita e il ricir-colo dell’acqua nonché con-trollare il processo cambiandoi flussi e le pressioni.Dopo una permanenza di 40-45 giorni, il digestato vienesottoposto ad una separazio-ne solido/liquido con separa-tore a compressione elicoida-le, per ridurre il volume distoccaggio della frazione liqui-da. La frazione solida vienestoccata su una parte della su-perficie di insilaggio fino almomento del ritiro e utilizzocome ammendante organico.La frazione liquida separata(sostanza secca del 3-4%), inparte viene ricircolata ai dige-stori; la restante è pompata in2 lagune di stoccaggio (4.000m3) per poi essere inviata aicampi. Il biogas prodotto vie-

ne utilizzato da due cogenera-tori (tipo Jenbacher 312 GS-B.LC) con potenza elettricatotale di 500 kW (250 + 250),per produrre circa 4 milionikWh/anno e potenza termicadi 568 kW. È stimato un fun-zionamento del cogeneratoredi 8.000 ore/anno. L’impiantoautoconsuma circa il 10%dell’energia elettrica e circa il20-30% di quella termica.L’energia elettrica eccedenteviene venduta alla rete regio-nale a 0,145 €/kWh.L’energiatermica è immessa nella retedi teleriscaldamento; tramitedelle tubature sotterranee ilcalore viene convogliato alleabitazioni del paese.A lato delcogeneratore è stata istallatauna caldaia che brucia cippa-to (materiale di scarto prove-niente dalla lavorazione deiboschi e del legno) e fornisce,nel periodo invernale, la quo-ta di calore non coperta dallacogenerazione a biogas. Il fun-zionamento della caldaia èstato stimato in 1.600 ore/an-no. L’impianto è costato 2,5milioni di euro.

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Alcune vedutedell’impianto di Strem,in Austria: nella paginaprecedente, il digestoreprimario con il sistemadi caricamento dellabiomassa e, a fianco,digestore secondariocon gasometro inmateriale plastico.


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Sul web www.adnett.org., un network europeosulla digestione anaerobica

BIBLIOGRAFIA52


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Pagg. 6-13

INTERESTING RESULTS WHEN SOMECONDITIONS ARE RESPECTED

In the last decade, the anaerobicdigestion technology spread outin many European countries, in-cluding Italy. Such technology isused to recover renewable energy(that is biogas), to control emis-sions of odorant gases and tostabilize stock biomasses beforebeing used.In Italy, the increasing interest inbiogas plants is mainly due: 1) tothe regulation about subsidiesfor self-generation from renewa-ble sources (green energy certifi-cates); 2) to the evolution of theenvironmental policy on biomassenergy valorisation (the KyotoGlobal Climate Conferenceestablished that methane ishighly involved in the greenhou-se effect); 3) to the EC Regula-tion N. 1774/2002 on byproductsof animal origin for the produc-tion of fertilizers; 4) the new CAP,which funds energy crops. As aconsequence, it is necessary toimplement and improve the pro-cesses of anaerobic codigestionof biomasses (including biomas-ses of animal and agriculturalorigin, energy crops, crop resi-dues, purification sludges and se-parately collected organic frac-tions of municipal wastes).

Pagg. 16-25

THE ANAEROBIC DIGESTION PROCESS

The anaerobic digestion is acomplex biologic process leadingto the anaerobic conversion oforganic matter into biogas, a

mixture of gases, methane andcarbon dioxide, mainly. The per-centage of methane ranges from50 to 80%, according to organicmatter characteristics and pro-cess conditions. Different kindsof organic substrates can be fer-mented, such as manure, cropwastes etc.Methane combustion leads tothe production of heat or electricenergy or to both of them.Plants for the codigestion of ma-nure together with other organicwastes, in order to increase bio-gas production, are quite wide-spread in Europe. This techniqueis interesting because both theexceeding electric energy and theorganic substrate produced canbe sold.

Pagg. 26-37

BASIC TECHNOLOGY FOR PIG REARINGFARMS

The technology for biogas pro-duction evolved very fast, so thatnowadays there are differentplants with different costs. Forexample, the technology adop-ted for biogas production in pigrearing farms is very basic: it isnecessary to cover the storagetank by means of simple coversheets. On the opposite, in caseof cattle rearing farms or of

other organic matter codigestionsystems, the technology is morecomplicated because special po-wer units for mixing, insulationand control of reaction tempera-ture are necessary. In optimumconditions, it is possible to ob-tain 0.750m3 and 0,100m3 ofbiogas/day from the manureproduced by an adult milk cowof 500kg of live weight and a fat-tening pig of 85kg of live weight,respectively.

Pagg. 38-52

THE SITUATIONIN EUROPE

More than one third of the bio-gas produced in Italy, as well asin Europe, comes from sludgesof domestic waste scrap bunkers.Concerning slurry digestionsystems, Germany holds the su-premacy whereas in Italy most ofthe plants are located in theNorth and they deal with pigslurry.Biogas is commonly transformedinto heat and electric energy. In-teresting information were col-lected visiting three slurry codi-gestion plants in Germany andtwo digesters, using exclusivelyenergy crops, in Austria. In theformer European country, thegovernment provides price sup-port and investment grants.

ABSTRACT


Date post:	30-Jun-2020
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dal biogas energia - C.R.P.A€¦ · nel mondo agricolo di processi e tecnolo-gie nati per il mondo...

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