TECNOLOGIA
 |
|
SCHEDA TECNICA : DIGESTORI ANAEROBICI - GLI ASPETTI PRATICI Tecnologie a confronto : Digestori a “Canale Plug-Flow” e “Cilindrico completamente miscelato”
PREMESSA
Si raffrontano le due tecnologie di digestione per la produzione di biogas : Quella a canale o pistone di derivazione americana detta “PLUG-FLOW” e quella “COMPLETAMENTE MISCELATA” di derivazione tedesca .
Si evidenzia come il rendimento, soprattutto per substrati a basso contenuto di sostanza secca , quali i liquami zootecnici , nei digestori PLUG-FLOW a canale sia più alto che nei digestori circolari miscelati. IL DIGESTORE
Il cuore di un impianto di produzione di biogas da digestione anaerobica è appunto il “digestore” .
Questo è costituito essenzialmente da una vasca di grandi dimensioni, generalmente in cemento armato o in acciaio con coperture plastiche a tenuta , che svolgono anche il ruolo di “GASOMETRI”, in grado quindi di trattenere i gas che si sviluppano durante il processo di fermentazione “anaerobica” in mancanza di ossigeno .
E’ lì che avvengono , in tempi brevi ,fenomeni che la natura svolge nel sottosuolo nel corso di milioni di anni .
Come sappiamo , la fermentazione è dovuta a particolari batteri che si nutrono di sostanza organica ( carbonio,azoto ….) e che producono , durante la digestione , il cosiddetto BIOGAS , composto da vari elementi , tra cui il metano , utile ad alimentare i motori che generano energia elettrica e calore .
 La quantità di metano prodotta varia in funzione di alcuni parametri fondamentali , quali ,tra i principali:
Infatti , a seconda della sostanza organica immessa , si estrae dal processo del biogas con tenore di metano più o meno elevato . Per esempio, ogni 100 metri cubi di biogas prodotto -Si possono ottenere fino a 70 metri cubi di metano se si utilizzano liquami suini
-Si possono ottenere fino a 65 metri cubi di metano per liquami bovini
-Si possono ottenere fino a 52 metri cubi di metano per gli insilati e le colture energetiche .
Altro fattore importante per una buona riuscita del processo di digestione anaerobica è la temperatura e la sua stabilità nel tempo .
A temperature superiori ai 30° C , (mesofilia) i fenomeni fermentativi avvengono in minor tempo , a temperature più basse (psicrofile) si ottengono fenomeni similari ma in tempi maggiori . Generalmente, si opera a temperature alte quando si utilizzano insilati o altre biomasse vegetali , si opera a temperature più basse per sostanze quali le deiezioni zootecniche, in quanto già “pre-digerite” . IL TEMPO DI RITENZIONE Ma per estrarre il massimo delle potenzialità energetiche dalle matrici organiche immesse in digestione , un parametro fondamentale è il TEMPO DI RITENZIONE ,cioè il tempo in cui le sostanze energetiche restano all’interno del digestore . Se permangono troppo tempo , si rischia di “ingolfare “ il digestore , se permangono troppo poco si rischia di produrre poco biogas e con scarso tenore di metano.
Digestore anaerobico a canale
E’ fondamentale quindi che, per ottenere buoni risultati dal processo , TUTTA la sostanza immessa resti nel digestore per un numero minimo prefissato di giorni . Si ha così la certezza, che la sostanza organica immessa avrà ceduto tutta la sua potenzialità energetica sia durante la iniziale fase di idrolisi che nei successivi processi di metanificazione. UN ESEMPIO Supponiamo di avere un digestore a canale per liquami del volume di 2000 mc e di immettere 40 mc di sostanza organica al giorno , il tempo di ritenzione sarà di 50 giorni . La geometria della vasca e la miscelazione”locale” ci dà la sicurezza che il carico organico “inserito” 50 giorni fa e che oggi scarichiamo, sarà stato sfruttato al massimo ed avrà ceduto buona parte della sua potenzialità energetica. Ipotizziamo ora di avere a disposizione un digestore circolare miscelato da 2000 mc . Anche in questo caso dovremo caricare 40 mc al giorno di matrici organiche “fresche” e scaricarne altrettante . E’ indubbio che la particolare conformazione della vasca a pianta circolare permette una migliore agitazione della massa e tende ad evitare la formazione di crostoni e stratificazioni. La stessa miscelazione però fa si che i tempi di ritenzione, e quindi lo sfruttamento delle potenzialità energetiche della biomassa, vengano notevolmente alterati . Infatti , se inserisco 40 mc di sostanza organica “fresca” e ne tiro fuori altrettanta , la miscelazione fa si che , dei 40 mc scaricati oggi , quasi 1 mc ( circa il 2% ) è costituito da sostanza immessa oggi , quasi 1 metro cubo da sostanza immessa ieri , quasi 1 metro cubo di sostanza immessa l’altro ieri , ecc…. . Sostanza che contribuisce poco o niente alla produzione di biogas …. . Questo problema è comunemente chiamato CORTO CIRCUITO DELLA BIOMASSA . Teoricamente, soltanto il 2% (!) del carico organico ha avuto la possibilità di rispettare i tempi di ritenzione prefissati e quindi di aver ceduto , totalmente il suo valore energetico . Il restante 98% , in varia misura, non è stato in grado di cedere tutta la “sua energia” . 
Digestore anaerobico circolare
Da semplici calcoli , si può notare come , teoricamente , a parità di condizioni , i digestori circolari con tecnologia di derivazione tedesca hanno un rendimento pari al 10-15% di un digestore a canale . Per risolvere , almeno in parte , queste difficoltà , si rende necessaria la costruzione di due o più vasche , parzializzando il processo di digestione , nel tentativo di aumentare il tempo di ritenzione. A discapito però di un aumento dei costi strutturali. Ing. Guerino Mangiamele Membro REA Italia Enertec Research – Ricerca e sviluppo nuove tecnologie per le energie rinnovabili |
