PRODUZIONE DI BIOGAS

DA BIOMASSE DI SCARTO

CLAUDIO COCOZZA

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BARI

La digestione anaerobica

è un processo biologico per mezzo del

quale, in assenza di ossigeno, la sostanza

organica viene trasformata in biogas,

costituito principalmente da metano e

anidride carbonica;

la percentuale di metano nel biogas varia a

seconda del tipo di sostanza organica

digerita e delle condizioni di processo, da

un minimo del 50% fino all’80% circa.

La digestione anaerobica si può suddividere in quattro fasi

Idrolisi: molecole organiche complesse vengono degradate

in composti più semplici

Acidogenesi: si formano gli acidi grassi volatili (p.e., acido

acetico, propionico, butirrico e valerico), con produzione di

ammoniaca, anidride carbonica e acido solfidrico quali

sottoprodotti.

Acetogenesi: le molecole semplici prodotte nel precedente

stadio sono ulteriormente trasformate in anidride carbonica,

idrogeno e principalmente acido acetico.

Metanogenesi: si genera metano, anidride carbonica e

acqua.

Biomasse di scarto

Biogas

Idrolisi

Acidogenesi

Metanogenesi

Composti monomerici

Acidi grassi volatili

Acetogenesi Acetato H2, CO2

La fase metanogena è quella più lenta e limitante

Alta concentrazione di acidi grassi volatili (pH <

6.2) inibisce i batteri metanogeni

Per favorire le condizioni metanogene è

opportuno che sia bilanciato il rapporto tra

biomasse già digerite (digestato) e biomasse da

digerire.

Il digestato funge da inoculo per le biomasse

fresche e aiuta a tamponare l’acidità della fase

acidogena

Le tecniche di digestione anaerobica

Digestione ad umido (wet): le biomasse

fresche hanno un contenuto di sostanza

secca < 10 %

Digestione a secco (dry): le biomasse da

digerire hanno un contenuto di sostanza

secca > 20 %

Esempio di impianto di digestione anaerobica ad umido

Esempio di miscelatore

Esempio di impianto di

digestione anaerobica a

secco

REATTORE PER BIOMASSE AD ALTO TENORE DI

SOSTANZA SECCA

Le temperature di processo

La digestione anaerobica può essere

condotta in condizioni mesofile (35-37 °C)

o termofile (circa 55 °C).

In impianti semplificati può avvenire in

condizioni psicrofile (10-25 °C)

Schema di impianto di biogas semplificato, senza

riscaldamento

lagone o vasca di accumulo

frazione solida

sistema galleggiante di

raccolta gas

biogas agli utilizzi

serbatoio di stoccaggio

vasca di raccolta

e sollevamento

rotovaglio

Schema di impianto di biogas semplificato con

riscaldamento

frazione solida

vasca di raccolta

e sollevamento

rotovaglio

sistema di copertura e

raccolta biogas a singola

o a doppia membrana

biogas agli utilizzi

sistema di riscaldamento

energia

elettrica

biogas

cogeneratore

acqua calda

Le tecniche di digestione anaerobica

Sistemi monostadio: tutte le fasi della

digestione anaerobica avvengono in un

solo digestore

Sistemi multistadio: le fasi idrolitica e

acidogena avvengono separatamente

dalla fase metanogena

Esempio di digestione monostadio

Esempio di digestione anaerobica a doppio stadio

Materiali

m3 biogas/t SV

Deiezioni animali (suini, bovini, avi-

cunicoli)

200 - 500

Residui colturali (paglia, colletti

barbabietole..)

350 - 400

Scarti organici agroindustria

(siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e

reflui di distillerie, birrerie e cantine..)

400 - 800

Scarti organici macellazione

(grassi, contenuto stomacale ed

intestinale, sangue, fanghi di

flottazione…)

550 - 1000

Fanghi di depurazione

250 - 350

Frazione organica rifiuti urbani

400 - 600

Colture energetiche (mais, sorgo

zuccherino…)

550 - 750

Biomasse adatte alla DA e loro resa in Biogas

(m3 per ton di solidi volatili)

Substrato Produzione

m3/t

Polpa di patata (91%

umidità) 32

Grassi 1300

Grassi recuperati (polpa

di grasso) 250

Scarti della macellazione

(solo sangue, letame non

espulso, tessuti molli)

300

Piante rizomatose 100

Glicerina tecnica 500

Scarti di pesce 300

Letame bovino (85-88% umidità) 54

Letame bovino (94% umidità) 22

Letame suino (85% umidità) 62

Letame suino (94% umidità) 25

Pollina da allevamenti per carne o per uova (75% umidità) 103

Lettiera escrementi avicoli (60% umidità) 90

Insilato di mais 180

Erba fresca 200

Siero di latte 50

Grano, sfarinati, pane 538

Polpa di frutta e verdura (80% umidità) 108

Polpa di barbabietola da zucchero (78% umidità) 119

Melassa 633

Scorie solide di grano (grano) (93% umidità) 40

Scorie solide di grano (melassa) (90% umidità) 50

Scorie solide del malto (82% umidità) 99

Polpa di mais (80% umidità) 8

m3/ton

Prodotti della digestione anaerobica

Il biogas, prima del suo utilizzo, deve essere

depurato

In genere si pratica la desolforazione, per

evitare danni da corrosione ai motori e alle

attrezzature in genere, la deumidificazione e, in

taluni casi, si rimuove anche la CO2 per

aumentare il potere calorifico del biogas

La trasformazione del biogas in

energia

Può avvenire per:

combustione diretta in caldaia, con

produzione di sola energia termica ;

combustione in motori azionanti gruppi

elettrogeni per la produzione di energia

elettrica;

combustione in cogeneratori per la

produzione combinata di energia

elettrica e di energia termica;

uso per autotrazione come metano al

95%.

GESTIONE DEL DIGESTATO

Il digestato può essere separato, p.e. tramite

centrifuga, in una fase liquida ed in una solida

La fase liquida viene riutilizzata come inoculo

nel ciclo produttivo;

può essere smaltita per fertirrigazione

può essere avviata a depurazione

La fase solida viene avviata alla produzione di

compost di qualità e/o servire anch’essa da

inoculo nei successivi processi

La frazione liquida del digestato può essere

distribuita in campo tramite apposite

macchine o direttamente per fertirrigazione

se l’impianto di D.A. è vicino ai terreni

recipienti

produzione di energia da fonte rinnovabile;

miglioramento dell'economia delle aziende

zootecniche e/o agricole;

minori emissioni di gas-serra;

migliore gestione delle emissioni in atmosfera

VANTAGGI DELLA D.A.

Grazie per l’attenzione