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Da cosa deriva il biogas

 
   
 

Il biogas si ottiene dal trattamento anaerobico degli scarti organici agricoli ed industriali. Questo gas, ricco di metano, è utilizzato per produrre elettricità e calore.

In base alla biomassa utilizzata per la produzione del gas, i metodi necessari per il pre-trattamento della  materia organica variano dalla macinazione, setacciatura, omogeneizzazione ed eliminazione delle impurità.

Al centro di ogni impianti di biogas c’è un digestore, nel quale ha luogo la fermentazione. Durante questo processo, i componenti organici sono scomposti da microrganismi che originano il biogas.

Al termine del processo, il materiale digestato riceve un’ ulteriore lavorazione che varia dal semplice immagazzinamento prima dell’utilizzo agricolo, alla disidratazione e post compostaggio della parte solida, al ricircolo dell’ acqua di processo con un trattamento completo che la può portare fino a renderla potabile.

 
 

Le fonti

 
 
 
 

I materiali idonei produrre  biogas attraverso il processo di fermentazione anaerobica sono diversi, tutti caratterizzati da un elevato contenuto di sostanza organica.  Sono prodotti non solo del settore zootecnico od agricolo ma anche dell’industria alimentare o recuperabili dalla frazione organica dei rifiuti urbani. Da alcuni calcoli la trasformazione in biogas di tutta biomassa attualmente disponibile potrebbe produrre 8 miliardi di m³ l'anno di biometano che in energia elettrica equivale a circa 25 TWh l'anno.

Nel dettaglio le biomasse più comuni fino ad ora utilizzate  sono le seguenti:

Liquame suino. La sostanza solida presente in questo effluente zootecnico oscilla tra 1-6%, in base alla  tipologia dell’ allevamento. Dal liquame di un suino da ingrasso del peso vivo di 100kg si calcola che si possano ottenere tra 25 e 35 m³ annui di gas.

Liquame bovino. La sostanza secca in questo caso varia dall’8 ed il 15%, in base alla tipologia dell’ allevamento, alla quantità di paglia utilizzata e dal metodo di rimozione dei rifiuti che necessità in genere di poca acqua. Dal liquame di una vacca da latte del peso vivo di 400kg si calcola che si possano ottenere tra 200 e 300 m³ annui di gas.

Deiezioni avicole. Le deiezione avicole per la presenza di inerti, che tendono a sedimentare sul fondo dei digestori, ed un’alta concentrazione di ammoniaca, che inibisce il processo, presentano alcune difficoltà ad essere utilizzate. In ogni caso qualche allevamento di galline ovaiole, sfruttando la facilità con cui  le deiezione possono essere asportate, ha riutilizzato tali rifiuti per la produzione di gas con ottimi risultati nei rendimenti. In genere questa biomassa presenta un alto contenuto di solidi totali del 18-20% e per tale ragione un digestore di tipo orizzontale risulta essere il più adatto a trattare efficacemente la materia.

Colture non alimentari ad uso energetico. Negli ultimi anni si sono studiate coltivazioni di piante specificatamente destinate alla produzione di energia che diano nel processo anaerobico rendimenti migliori. Si tratta di piante appartenenti alla famiglia delle graminacee che oltre a offrire buone rese  colturali si caratterizzano per una crescita veloce, diffusione ed adattabilità ai diversi tipi di terreni ed un’elevata percentuale di sostanza secca.  La diffusione di tali colture permette di ridurre la sovrapproduzione agricola, che ha determinato negli ultimi anni un abbassamento dei prezzi dei prodotti, ed un vantaggioso utilizzo delle aree incolte o a riposo od irrigate da acque recuperate dai depuratori urbani.

Residui colturali. In questa categoria rientrano i residui dei raccolti agricoli come la frutta, i vegetali ed il foraggio di scarsa qualità, la paglia ed i percolati da silos: sono ottimi componenti per il processo anaerobico se aggiunti in cogenerazione alle deiezioni animali.

Scarti dell’industria alimentare. Dalla lavorazione dei prodotti agricoli rimangono ingenti quantità di reflui riutilizzabili nella digestione anaerobica quali il siero del latte, scarti di macellazione, grassi, liquidi dei succhi di frutta e dei prodotti di distilleria. Tutto questo materiale possono essere aggiunti ai liquami zootecnici aumentando notevolmente la resa energetica e quindi una volta digestati risultare ottimi fertilizzanti per i terreni agricoli.

Frazione organica dei rifiuti urbani. La componente umida dei rifiuti urbani, sia domestici sia di utenze selezionate come ristoranti e pizzerie, mercati all’ingrosso od esercizi commerciali, in genere si aggira intorno al 25-35% del totale dei rifiuti prodotti. Questo materiale presenta un’umidità ed una putrescibilità elevata, intorno al 65% che lo rende adatto ad essere riciclato nel processo anaerobico, con un ritorno economico elevato dal gas e dal fertilizzante prodotto.

 
 

Il processo

 
 
 
 

Le differenti tecnologie applicate alla produzione di biogas derivano dalla lunga esperienza accumulata nel corso degli anni in studi e applicazioni sulla digestione anaerobica con diverse tipologie di biomasse.

 

La digestione anaerobica può essere:

• a umido, quando il substrato in digestione ha un contenuto di sostanza secca inferiore al 10%;

• questa tecnica in genere è ideale quando vengono sfruttati liquami zootecnici. a secco, quando il substrato in digestione ha un contenuto di sostanza.secca superiore al 20%. 

Le percentuali intermedie di sostanza secca sono indicate come semisecco.

 

In base al tipo di prodotto si possono adottare uno dei seguenti tipi di processi:

• processo monostadio ossia le fasi di idrolisi, di fermentazione e metanigena avvengono in un unico ambiente.

• processo bistadio ossia in un primo serbatoio si ha la fase di idrolisi e di fermentazione. Il prodotto intermedio viene trasferito in un secondo serbatoio dove avviene la fase metanigena.

​​​In questa fase si distingue la digestione anaerobica condotta, in condizioni mesofile mantenendo la fermentazione ad una temperatura di circa 35°C o termofile a circa 55°C; la scelta tra queste due condizione determina il tempo di permanenza della materia nel digestore che vanno da 15-40 giorni in mesofilia a meno di 20 giorni in termofili.

Quando l’impianto è del tipo monostadio è possibile operare anche in psicrofilia (10-25°C), con tempi di residenza superiori ai 30 giorni fino ad un massimo di 90 giorni.

 
 

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