IMPIANTI A BIOGAS

Da molti anni ormai è avviato lo sviluppo di sistemi di produzione di energia elettrica basati sullo sfruttamento di fonti energetiche rinnovabili. Il biogas è una di queste fonti energetiche. Grazie alle nuove normative in materia di autoproduzione, al riconoscimento del valore ambientale dell’energia elettrica da fonti rinnovabili e ad una tecnologia ormai collaudata, è oggi possibile produrre biogas per la cogenerazione di calore ed elettricità a condizioni vantaggiose. Il Centro di Ricerca Ambiente e Materiali dell’ENEL ha condotto, nei primi anni 90, in collaborazione con il Centro Ricerche Produzioni Animali di Reggio Emilia, un’indagine a vasto raggio nella Pianura Padana sulle potenzialità del biogas producibile a partire dai liquami zootecnici. Dall’indagine è emerso che la cogenerazione di energia elettrica e calore mediante biogas può dar luogo a evidenti vantaggi, sia in campo energetico, sia in quello ambientale. La cogenerazione può inserirsi convenientemente nell’impiantistica dell’allevamento, in particolare nel caso in cui debbano essere realizzate apposite opere per assolvere ai sempre più pressanti vincoli normativi in materia di smaltimento dei liquami. La finalità è quella di promuovere il biogas come fonte rinnovabile, evidenziandone gli elementi normativi e tecnologici, permettendo la visione di un quadro realistico e utile dell’uso del biogas nell’ambito della moderna pratica zootecnica.



IL PROCESSO BIOLOGICO DI DIGESTIONE ANAEROBICA
La digestione anaerobica è un processo biologico complesso, per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (o gas biologico), 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.

Affinché il processo abbia luogo è necessaria l’azione di diversi gruppi di microrganismi, in grado di trasformare la sostanza organica in composti intermedi, principalmente acido acetico, anidride carbonica ed idrogeno, utilizzabili dai microrganismi metanigeni che concludono il processo producendo il metano. I microrganismi anaerobi presentano basse velocità di crescita e basse velocità di reazione e quindi occorre mantenere ottimali, per quanto possibile, le condizioni dell’ambiente di reazione. Nonostante questi accorgimenti, i tempi di processo sono relativamente lunghi se confrontati con quelli di altri processi biologici; tuttavia il vantaggio del processo è che la materia organica complessa viene convertita in metano e anidride carbonica e quindi porta alla produzione finale di una fonte rinnovabile di energia, sotto forma di un gas combustibile ad elevato potere calorifico. L’ambiente di reazione, definito solitamente digestore (o reattore anaerobico), per permettere la
crescita contemporanea di tutti i microrganismi coinvolti, dovrà risultare da un compromesso tra le esigenze dei singoli gruppi microbici. Il pH ottimale, ad esempio, è intorno a 7/7.5. La temperatura ottimale di processo è intorno ai 35°C, se si opera con batteri mesofili, o intorno a 55°C, se si utilizzano batteri termofili.

Partecipano al processo i seguenti gruppi di batteri:
batteri idrolitici, che spezzano le macromolecole biodegradabili in sostanze più semplici;
batteri acidogeni, che utilizzano come substrato i composti organici semplici liberati dai batteri idrolitici e producono acidi organici a catena corta, che a loro volta rappresentano il substrato per i gruppi batterici successivi;
batteri acetogeni, produttori obbligati di idrogeno (OPHA: Obbligate Hydrogen Producing Acetogens),
che utilizzano come substrato i prodotti dei batteri acidogeni dando luogo ad acetato, idrogeno ed anidride carbonica;
batteri omoacetogeni che sintetizzano acetato partendo da anidride carbonica e idrogeno;
batteri metanigeni, distinti in due gruppi:
a) quelli che producono metano ed anidride carbonica da acido acetico, detti acetoclastici;
b) quelli che producono metano partendo da anidride carbonica e idrogeno, detti idrogenotrofi.
Mentre il metano viene liberato quasi completamente in fase di gas vista la sua scarsa solubilità in acqua, l’anidride carbonica partecipa all’equilibrio dei carbonati presenti nella biomassa in reazione. Le interazioni tra le diverse specie batteriche sono molto strette ed i prodotti del metabolismo di alcune specie possono essere utilizzati da altre specie come substrato o come fattori di crescita.


INFLUENZA DELLA QUALITA' DEL LIQUAME DA TRATTARE SULLE RESE IN BIOGAS
La biodegradabilità complessiva dei liquami analizzata a livello della vasca di raccolta delle fognature può variare alquanto, tra il 60 e l’80%, in funzione sia dell’età del liquame che del tipo di alimentazione. Una ulteriore classificazione delle frazioni biodegradabili, permette di distinguere all’interno della frazione solubile tra una frazione disciolta prontamente biodegradabile (circa 20% dei SSV) ed una più lentamente biodegradabile, e all’interno della frazione sospesa tra una frazione sospesa facilmente idrolizzabile ed una lentamente idrolizzabile.
 

 
 

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