Cos’è la digestione anaerobica?

E’ un processo di conversione di tipo biochimico che avviene in assenza di ossigeno e consiste nella demolizione, ad opera di micro-organismi, di sostanze organiche complesse (lipidi, protidi, glucidi) contenute nei vegetali e nei sottoprodotti di origine animale, che produce biogas costituito abitualmente per il 50÷70% circa da metano e per la restante parte da CO2 ed altri componenti. Il potere calorifico del gas ottenuto varia a seconda del contenuto di metano. Un valore medio può essere posto pari a circa 23.000 kJ/Nm 3 . Il biogas così prodotto viene trattato, accumulato e può essere utilizzato come combustibile per alimentare caldaie a gas accoppiate a turbine per la produzione di energia elettrica o in centrali a ciclo combinato o motori a combustione interna.
I sottoprodotti di tale processo biochimico sono ottimi fertilizzanti poiché parte dell’azoto che avrebbe potuto andare perduto sotto forma di ammoniaca è ora in una forma fissata e quindi direttamente utilizzabile dalle piante. Al termine del processo di fermentazione si conservano integri i principali elementi nutritivi (azoto, fosforo, potassio), già presenti nella materia prima, favorendo così la mineralizzazione dell’azoto organico risultando in tal modo un ottimo fertilizzante.
Di seguito viene proposta parte della descrizione del funzionamento di un impianto per la depurazione delle acque reflue in un comprensorio di 25.000 persone.
“La permanenza dei fanghi all’interno del digestore anaerobico dura in media circa 23 giorni. Mentre si trovano all’interno del serbatoio, avviene la fermentazione e grazie all’impiego di reagenti chimici e micro-organismi i fanghi vengono disgregati nelle molecole più semplici possibili. Il processo produce anche una grossa quantità di biogas che viene incanalata in un altro serbatoio, indirizzata alla caldaia e quindi in parte utilizzata per mantenere una temperatura costante di 33 gradi all’interno del digestore. La quantità in eccesso di gas, soprattutto nel periodo estivo, viene smaltita attraverso la combustione nel bruciatore posto nel centro del piazzale dell’impianto. Annualmente, si calcola, questo processo produce circa 300.000 metri cubi di gas, un terzo dei quali sono per il momento in eccesso e vengono bruciati.” Dal trattamento delle acque reflue si ottengono anche ammoniaca e nitrati utilizzati per la produzione di fertilizzanti e fanghi organici utilizzati da aziende di compostaggio per ottenere ancora sostanze fertilizzanti.
A Kirchdorf, in Austria, è stato installato un impianto per la produzione di biogas, 850 tra ristoranti e case private consegnano quotidianamente oltre 12 tonnellate di avanzi, L’energia elettrica prodotta in una centrale a ciclo combinato abbinata al sistema e’ sufficiente ad alimentare tutta la regione.
Digestore anaerobico a caldo e gasometro
Una discarica completamente isolata mediante impermeabilizzazione naturale o con teli sintetici diviene un “contenitore di accumulo” del biogas che si produce in seguito al processo di decomposizione della sostanza organica contenuta nei rifiuti. I principali composti prodotti sono metano ed anidride carbonica. Per evitare dispersioni nel sottosuolo e nell’aria (con relativo rischio di esplosioni), diffusione di odori molesti e danni alla vegetazione, il biogas viene raccolto mediante un’apposita rete di captazione. Il sistema di estrazione è costituito da una serie di pozzi verticali, dai quali si dipartono a raggera delle tubazioni fessurate, disposte orizzontalmente in modo da raggiungere tutto il corpo della discarica; la pressione, alla quale sono sottoposti i gas all’interno del corpo della discarica, ne permette la raccolta e l’asportazione.
Il sistema di aspirazione del biogas può essere di tipo naturale o forzato.
Sistema di filtrazione, desolforazione, deumidificazione e affinamento, con stazione di compressione biog
Il biogas così raccolto può essere convogliato tramite un collettore principale ad una centrale a gas per la produzione di energia elettrica e teleriscaldamento. Da notare che il metano contenuto nel biogas sarebbe altrimenti destinato a disperdersi in atmosfera, il metano è un gas ad effetto serra 7 volte più attivo dell’anidride carbonica!
Il recupero di biogas da discarica è un sistema adottato sopratutto in via sperimentale in molti paesi, l’ Inghilterra invece ha sviluppato un vasto ed efficiente sistema di recupero di biogas dalle discariche, sia per usi termici che elettrici. Anche la Svizzera si sta attrezzando con questi sistemi.
Esempio minimo di sistema per la produzione di biogas
Quotidianamente viene aggiunta biomassa mescolata ad un minimo d’acqua in un serbatoio aperto. La miscela entra per gravità nell’impianto quando si apre la valvola. Il miscelatore, ha lo scopo di impedire la formazione di schiume e di sedimenti. Il recipiente digestore è ermeticamente chiuso e coibentato . Ogni aggiunta di liquame fresco comporta uno scarico di liquame digerito in un recipiente esterno. Il processo di digestione richiede da 14 a 35 giorni, secondo la temperatura dell’impianto, per cui il rifornimento quotidiano di liquame dovrebbe variare da 1/14 a 1/35 del volume del digestore per mantenere il tempo di ritenzione desiderato.
Il gas prodotto gorgoglia attraverso il liquame fino alla parte superiore del digestore e tramite una condotta con silicone viene portato fino al serbatoio. Una precauzione importante è la sistemazione di un retino antifiamma di ottone o rame all’inizio della condotta che porta al serbatoio. Il biogas prodottoè una miscela del 60% circa di metano, la parte infiammabile, e del 40% circa di anidride carbonica.
In una piccola fattoria con 10 bovini, 10 suini, 50 tra galline, conigli e animali vari, e 4 persone si possono produrre circa 4,5 metri cubi di metano al giorno, naturalmente in una fattoria ci sono anche rifiuti vegetali, ( stalla, orto, ecc ) per cui la produzione può essere di 6/7 Nm3 al giorno se il recipiente di raccolta è debitamente dimensionato, equivalente a circa 60.000 Kcal.

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