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Liquami - G. Caserta -
Quando la BIOMASSA è povera di CARBONIO ed è molto umida – ad esempio, i fanghi di fogna o i liquami zootecnici - non è possibile bruciarla. Per poterla utilizzare da un punto di vista energetico è necessario ricorrere ad altri processi, ad esempio la digestione anaerobica.
La digestione anaerobica è un processo biologico complesso attraverso il 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 alimentata e dalle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa.
Poiché la digestione anaerobica può essere considerata anche come un processo di trattamento di inquinanti, le condizioni del processo possono essere scelte per realizzare la massima resa di depurazione o la massima resa di prodotti energetici.
In genere, le materie prime utilizzabili sono residui zootecnici, dell’industria agro-alimentare, acque e fanghi reflui, ecc..
Si tratta di un processo integrato, che presenta una serie di vantaggi di tipo energetico, ambientale ed agricolo così riassumibili:
produzione di energia da fonte rinnovabile;
miglioramento dell’economia delle aziende zootecniche e/o agricole;
minori emissioni di gas-serra;
migliore qualità dei fertilizzanti prodotti;
riciclaggio economico dei rifiuti, con ricaduta positiva sull’impatto ambientale;
minore INQUINAMENTO da odori e ridotta presenza di insetti;
miglioramento delle condizioni igienico-sanitarie dell’azienda.
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 di abbattimento producendo METANO.
I microrganismi anaerobici hanno basse velocità di crescita e catalizzano i processi con basse velocità di reazione.
Pertanto 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 di depurazione, tuttavia il vantaggio del processo è che la materia organica complessa viene convertita in METANO e ANIDRIDE CARBONICA e quindi porta alla produzione di una forma di energia rinnovabile costituita da un gas ad elevato POTERE CALORIFICO.
Si possono individuare almeno cinque gruppi di batteri che svolgono azioni primarie:
- batteri idrolitici che depolimerizzano le macromolecole biodegradabili in composti 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 le famiglie successive di batteri;
- batteri acetogeni produttori obbligati di IDROGENO (OPHA: Obligate Hydrogen Producing Acetogens), che utilizzano come substrato i prodotti dei batteri acidogeni dando luogo ad acetato, IDROGENO e CO2;
- batteri omoacetogeni che sintetizzano acetato partendo da CO2 e H2;
- batteri metanigeni, distinti in due gruppi:
a) quelli che producono METANO e CO2 partendo da acido acetico, detti acetoclastici;
b) quelli che producono METANO partendo da CO2 e H2, detti idrogenotrofi.
Mentre il METANO viene liberato quasi completamente in fase gassosa, vista la sua scarsa solubilità in acqua, la CO2 partecipa in fase liquida all’equilibrio dei carbonati presenti nella BIOMASSA di reazione.
Vincolo primario di questa filiera è il recupero, impedendone la dispersione in atmosfera, delle emissioni dirette e indirette di CH4 derivanti da attività agro-zootecniche e industriali.
Il BIOGAS recuperato può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica e/o termica, sia per autoconsumi sia per DISTRIBUZIONE. Anche nei casi di solo autoconsumo, l'utilità ambientale è sensibile.
Con la digestione anaerobica viene agevolato l'utilizzo agronomico del residuo di partenza (deiezioni, ecc.), altrimenti difficoltoso, con un beneficio essenziale ai fini del reintegro della sostanza organica nei terreni.
Gli investimenti necessari sono proporzionali alle dimensioni degli impianti da realizzare a servizio di singole unità produttive; sono ipotizzabili, in alcune situazioni, impianti a livello comprensoriale.