Il Biogas
1. Cos’è il biogas?
2. A cosa serve?Come viene
utilizzato?
3. La digestione anaerobica
4. Benefici
5. Immagini
CHE COS’E’ IL BIOGAS?
Il Biogas è tra le fonti alternative più utilizzate per la produzione di energia
elettrica e calorica rinnovabile. Con questo termine si intende una miscela di
vari tipi di gas per la maggior parte metano (CH4) prodotto dalla naturale
fermentazione batterica in assenza di ossigeno dei residui organici
provenienti da rifiuti, vegetali in decomposizione, carcasse in putrefazione.
L'intero processo vede la
decomposizione del materiale
organico da parte di alcuni tipi di
batteri, producendo anidride
carbonica, idrogeno molecolare
e metano. Negli ultimi anni sono
state
sviluppate
innovative
tecnologie che, tramite l'utilizzo
di
batteri
in
appositi
"fermentatori", sono in grado di
ZOOM
ottenere grandi quantità di
biogas dai rifiuti organici urbani e
dal
letame
prodotto
dagli
allevamenti.
CREAZIONE DEL
BIOGAS
A COSA SERVE?COME VIENE
UTILIZZATO?
Il gas metano prodotto in questo processo può essere utilizzato per la combustione in caldaie da
riscaldamento o nei motori a scoppio. Quest'ultima applicazione ha trovato buon successo in
Paesi del centro Europa quali Svizzera, Germania, Svezia e in via sperimentale anche in Italia. La
CO2 prodotta dalla combustione del metano così ricavato, permette quasi di pareggiare il bilancio
dell'anidride carbonica emessa in atmosfera: la CO2 emessa dal biogas è la stessa CO2 fissata
dalle piante (o assunta dagli animali in maniera indiretta tramite le piante), al contrario di quanto
avviene per la CO2 emessa dalla combustione dei carburanti fossili. Ulteriore vantaggio ecologico
nell'utilizzo del biogas, è quello di impedire la diffusione nella troposfera del metano emesso
naturalmente durante la decomposizione di carcasse e vegetali: il metano è infatti uno dei gasserra più potenti ed è quindi auspicabile la sua degradazione in CO2 e acqua per combustione.
L'emissione di 1 kg di CH4, in un orizzonte temporale di 100 anni, equivale ad emettere 21 kg di
CO2. L’Unione Europea dal 1986 ha posto con il “Libro bianco” le basi programmatiche per ridurre
la dipendenza dalle importazioni di energia che, senza significativi interventi, passerà dall’attuale
50% al 70% nel 2020 con tutte le implicanze economiche, politiche e sociali che ne deriveranno.
Sono state individuate dalla U.E. le fonti energetiche rinnovabili non fossili (eolica, solare,
geotermica, del moto ondoso, maremotrice, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai
processi di depurazione e biogas) come fonti che possono garantire non solo autonomia
energetica, ma anche la riduzione graduale dell’attuale stato di inquinamento dell’aria e quindi
dell’effetto serra.
Per il 2010 il Parlamento Europeo ha proposto per l’U.E. l’obiettivo che le fonti energetiche
rinnovabili coprano il 15% dell’energia utilizzata. Al momento attuale le fonti energetiche
rinnovabili sono meno del 6% con un tasso di crescita molto basso.
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…Affinché il processo abbia luogo è necessaria l’azione di diversi
gruppi di microrganismi, in grado di trasformare la sostanza organica in dei composti,
principalmente acido acetico, anidride carbonica ed idrogeno, utilizzabili dai
microrganismi metanigeni che concludono il processo producendo come già detto 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. I tempi di processo sono abbastanza lunghi se
confrontati con quelli di altri processi biologici. Il vantaggio del processo però 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, dovrà risultare a seconda delle 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:
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•
•
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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.
•
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Si tratta di un processo integrato, che presenta una serie di vantaggi di tipo
energetico, ambientale ed agricolo:
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.
Impianto di digestione anaerobica
BENEFICI:
- Opportunità
di vendita dell ’energia elettrica prodotta e della realizzazione
dei certificati verdi
- Fonte di disinquinamento e una sorgente di utilizzabile
- Produzione di gas ad alto potere calorifico
- Riduzione drastica degli odori (solo carico e scarico)
- Trasformazione della sostanza di rifiuto in un prodotto finale nel quale il carbonio,
presente sotto forma ridotta, contiene la maggior parte dell ’energia iniziale del
substrato
- Migliore qualità del fertilizzante rispetto ad altri processi di degradazione: il fango
derivato dal processo anaerobico è infatti sostanzialmente sterile e ha un maggiore
contenuto in sostanze azotate che lo rende particolarmente adatto come composto
- Minore quantità di fanghi da smaltire rispetto ad altri processi di degradazione
- Uso dei fanghi digeriti per il condizionamento del suolo migliorandone consistenza,
capacità di trattenere umidità, aereazione, capacità tamponante
- Limitato fabbisogno energetico per il processo
- Riduzione dei germi patogeni soprattutto se il processo avviene in
condizioni termofile.