Biogas - Alimentazione
Qualsiasi materia organica costituita da carbonio, azoto,
fosforo ed acqua può costituite il substrato di una
digestione anaerobica. Le matrici più efficaci ed efficienti
da un punto di vista biochimico ed economico si dividono in
cinque grandi famiglie
1. Frazione organica dei rifiuti urbani
2. Acque reflue
3. Allevamenti zootecnici
4. Colture agricole dedicate
5. Residui agroindustriali
La loro validità energetica si può vedere dalla capacità di
produrre metano e dalla quota di metano nel biogas. Il primo
parametro si misura con il Bo, cioè del fattore
di trasformazione in metano a tempo infinito.
| MATRICE | Bo (m3 CH4/KgSV) | CH4/Biogas (m3 CH4/ m3 Biogas) |
| FORSU | 0,37-0,45 | 0,6-0,70 |
| ACQUE REFLUE | 0,12-0,20 | 0,45-0,5 |
| BOVINI | 0,304 | 0,57 |
| SUINI | 0,35-0,48 | 0,68 |
| AVICOLO | 0,35-0,40 | 0,62 |
| OVICAPRINI | 0,45 | 0,7 |
| COLTURE AGRICOLE | 0,28-0,41 | 0,50-0,55 |
| RESIDUI AGROINDUSTRIALI | 0,35-0,5 | 0,6-0,75 |
La degradazione massima possibile con tempi di residenza
limitati dalla volumetria del reattore è del 70%-90% della
matrice organica. Operativamente si hanno poi rese ancora
minori per diverse cause
- temperature troppo basse
- tempi di ritenzione troppo corti
- carico di materia organica troppo elevati
- idrodinamica inefficiente (zone morte o bypass)
- presenza di sostanze inibenti o tossiche
Il rendimento in biogas, espresso in termini di m3/kgSV, e
quindi molto variabile, ma una indicazione per tipologia di
processo e di regime termico e la seguente:
| Mesofilia | Termofilia | |||||
| Processo umido | Processo semi-secco | Processo secco | Processo umido | Processo semi-secco | Processo secco | |
| Rendimento in biogas (m3/Kg SV) | 0.65-0.85 | 0.60-0.80 | 0.50-0.70 | 0.60-0.85 | 0.60-0.80 | 0.50-0.70 |
Per ogni famiglia di matrici vengono individuati i valori
caratteristici.
FRAZIONE ORGANICA DEI RIFIUTI SOLIDI URBANI (FORSU)
Si trascura il gas di discarica, la cui produttività dipende
dalla tipologia dei conferimenti e si considera qui soltanto
la frazione organica proveniente dalle raccolte
differenziate che costituisce una matrice particolarmente
biodegradabile. La digestione anaerobica costituisce uno
step preliminare ad ulteriori trattamenti come il
compostaggio.
Valori indicativi per la raccolta differenziata sono
ST(%) sul tal quale = 10-20
SV(%) sui ST = 80-90
ACQUE REFLUE
Il prodotto dei processi di depurazione delle acque reflue
ha un tenore in solidi basso ed è basso anche il tenore di
Sostanza Volatile ma si presta ad essere fermentato in
digestori anaerobici con lo scopo di igenizzare il fango di
depurazione, riducendone il carico organico, e di recuperare
energia per il trattamento delle acqua.
Valori indicativi sono:
ST (%) sul tal quale = 3 – 8
SV (%) sui ST = 60 - 80
ALLEVAMENTI
Gli allevamento zootecnici sono la fonte ideale per lo
sfruttamento del biogas per una serie di motivi:
a) la matrice non viene pagata ed è disponibile senza
trasporto e con modeste preparazioni meccanico fisiche.
b) La dimensione dell’impianto è normalmente modesta con la
possibilità di sfruttare il calore cogenerativo per gli usi
di stalla o porcilaia (acqua calda o riscaldamento) e per la
dotazione termica delle abitazioni aziendali.
c) Si ha un beneficio immediato in termini di odori.
d) La vendita parziale della corrente elettrica costituisce
un cespite integrativo al reddito aziendale senza sottrarre
risorse agli altri rami d’azienda.
Gli allevamenti devono avere una certa estensione ed essere
a stabulazione
- bovini
- suini
- avicoli
- ovicaprini
Bovini
Suini
Gli allevamenti avicoli hanno deiezioni con i seguenti
valori
ST (%) sul tal quale = 20 - 30
SV (%) sui ST = 70 - 80
Gli allevamenti ovicaprini hanno deiezioni con i seguenti
valori
ST (%) sul tal quale = 20 - 30
SV (%) sui ST = 80
COLTURE AGRICOLE DEDICATE E RESIDUI VEGETALI
Le colture della filiera amidaceo zuccherina si prestano ad
alimentare il digestore con elevate rese in biogas. Le
colture dedicate, a differenza di tutte le altre matrici,
costituite da scarti, hanno un costo all’origine per cui il
conto economico deve essere particolarmente puntuale.
Colture dedicate
Insilato d’erba
ST (%) sul tal quale = 25-35
SV (%) sui ST = 65-75
Insilato di mais
ST (%) sul tal quale = 35
SV (%) sui ST = 85
Insilato di sorgo zuccherino
ST (%) sul tal quale = 30
SV (%) sui ST = 90
Frumento
ST (%) sul tal quale = 30
SV (%) sui ST = 90
Barbabietola da zucchero
ST (%) sul tal quale = 20-25
SV (%) sui ST = 90
Fieno
ST (%) sul tal quale = 85
SV (%) sui ST = 85
Residui vegetali
Stocchi di mais
ST (%) sul tal quale = 80
SV (%) sui ST = 70
Paglia
ST (%) sul tal quale = 85
SV (%) sui ST = 75
La paglia va usata con parsimonia perché aumenta il rapporto
C/N ed agevola la formazione di croste.
Colletti di barbabietola - foglie di rapa
ST (%) sul tal quale =15
SV (%) sui ST = 80
L’impiego di queste matrici, oltre alla valutazione del
costo iniziale, richiede anche di pianificare
l’approvvigionamento con colture a largo spettro di
maturazione in modo da ridurre i volumi stoccati
contemporaneamente.
RESIDUI AGROINDUSTRIALI
Una grande riserva di matrici particolarmente degradabili è
costituita dai residui delle lavorazioni agroindustriali.
Buccette di pomodori
ST (%) sul tal quale = 25
SV (%) sui ST = 95
Scarti di frantoio
ST (%) sul tal quale = 95
SV (%) sui ST = 90
Siero
ST (%) sul tal quale = 5
SV (%) sui ST = 85
Scarti macellazione
ST (%) sul tal quale = 15
SV (%) sui ST = 90
Melasso
ST (%) sul tal quale = 80
SV (%) sui ST = 95