di Gianluca Visconti

Lo sviluppo del biogas in Italia e nel mondo può essere riassunto in quattro epoche principali. Cercheremo qui di descriverle brevemente per poi evidenziare l’importanza della digestione anaerobica con processo ad umido nel caso di impianti alimentati con la frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU).

La prima epoca del biogas ha inizio nel 1789 con la sua scoperta fatta dal nostro concittadino e fisico Alessandro Volta. Essa dura fino alle prime implementazione pratiche di processo realizzate agli inizi del 20° secolo con impianti di depurazione.

Durante la seconda epoca il processo della digestione anaerobica iniziò a conquistare i depuratori e i primi agricoltori iniziarono a riconoscere i vantaggi e le opportunità offerte da questa tecnologia per la gestione e la valorizzazione dei loro reflui zootecnici.

La terza epoca, che si sta concludendo, ha visto un grande sviluppo degli impianti biogas “agricoli” che valorizzano i reflui zootecnici e che, grazie ad una tariffa incentivante omnicomprensiva particolarmente vantaggiosa, vedevano l’utilizzo di quantità anche cospicue di biomasse di pregio (come ad esempio l’insilato di mais).

Oggi in Italia stiamo vivendo un momento di transizione particolarmente interessante: finita nel 2012 la grande crescita di impianti alimentati a biomasse dedicate, ora il trend si orienta ad alimentazioni composte prevalentemente da scarti, rifiuti e sottoprodotti.

Grazie alla forte spinta ricevuta dal settore del biogas nella sua terza epoca, che potremmo chiamare “l’epoca d’oro”, la tecnologia ed il know how si sono molto sviluppati, sia da un punto di vista impiantistico che biologico. Questo ha consentito di giungere all’utilizzo di substrati molto difficili anche in percentuali molto alte, inclusi rifiuti e sottoprodotti che già da tempo iniziavano ad essere valorizzati in impianti di biogas; questi però in passato utilizzavano prevalentemente un processo a secco o semi-secco ed erano quindi molto onerosi e biologicamente delicati.

Oggi finalmente, con lo sviluppo dei più avanzati impianti che utilizzano un processo ad umido, si può pensare realisticamente ad un forte sviluppo futuro di questo settore, dato che i substrati in questo tipo di digestione sono caratterizzati da una sostanza secca inferiore del 12%.

I VANTAGGI DEL PROCESSO A UMIDO NELLA DIGESTIONE ANAEROBICA DELLA FORSU

La produzione di biogas utilizzando rifiuti organici con sistemi a umido presenta importanti vantaggi. In primis si supera definitivamente la diatriba FOOD or FEED, tema ampiamente dibattuto in ambito scientifico e politico e quindi una criticità importante per il biogas prodotto con biomasse coltivate ad hoc. In realtà il problema andrebbe posto in altri termini, ovvero non vedendo i prodotti in competizione ma puntando alla coltivazione dei terreni secondo le buone regole agricole. Questo significa produrre cibo e/o materiale agroenergetico, garantendo tutte le necessità ed evitando l’abbandono dei terreni con grave danno per l’equilibrio idrogeologico del territorio.

E’ di fondamentale importanza valorizzare tutti i territori e tutte le biomasse disponibili, anche la FORSU che è un materiale disponibile in grandi quantità e che ha un’altissima qualità dato che evidentemente i prodotti presenti sono quelli dedicati all’alimentazione umana.

Lo sviluppo di tecnologie e di know how in grado di utilizzare in maniera ottimale questa preziosa risorsa è quindi un obiettivo primario e il processo a umido sviluppato da BTS Biogas presenta un grande passo in avanti in questa direzione.

Ecco in sintesi i principali vantaggi del processo ad umido:

  1. Bassi costi d’investimento

Negli ultimi anni in Italia sono stati costruiti più di mille impianti con un processo ad umido. Si sono quindi consolidati degli standard sul fronte della progettazione, della costruzione e della gestione di questo tipo di impianti.

L’esperienza ha non solo ha fatto crescere il know how di tutti i professionisti coinvolti, ma ha anche portato alla diminuzione dei costi per la realizzazione dei nuovi progetti. In sintesi si può affermare che oggi BTS Biogas è in grado di offrire impianti high tech a prezzi molto competitivi.

  1. Produzione di biogas

La produzione di biogas utilizzando un’alimentazione basata su rifiuti organici, conferma il grande valore ecologico ed economico degli impianti.

Chi investe in questa tecnologia può beneficiare della maggior efficienza in fase di vagliatura, pretrattamento e produzione di biogas.

Gli impianti ad umido garantiscono i seguenti vantaggi fondamentali per la produzione del biogas.

  • Presenza di un ambiente ottimale per i microorganismi in ogni parte del digestore. La miscelazione efficiente garantisce che i nutrienti vengano distribuiti omogeneamente e consente di avere campioni perfettamente rappresentativi delle condizioni biologiche del digestore.
  • Periodo di ritenzione prolungato. Questa tecnologia consente ai suoi digestori ad umido di definire e realizzare il volume ottimale per ogni specifico mix di alimentazione.
  • Solo biomassa attiva nei digestori. Negli impianti a umido non è necessario conferire materiali legnosi o strutturanti che non producono biogas: questi ultimi sono invece necessari nei sistemi a secco o semi-secco. L’intero volume delle biomasse negli impianti ad umido è quindi degradabile in ambiente anaerobico e contribuisce interamente alla produzione di biogas garantendo la massima efficienza
  1. Flessibilità di processo

I rifiuti organici presenti nella FORSU sono molto eterogenei, dalla carne al pesce, dall’insalata alla frutta. Per questo l’impianto ideale per il loro utilizzo deve essere flessibile ed in grado di trattare e “digerire” una varietà ampia e variabile di biomasse.

  1. Gestione e manutenzione

Gli impianti a umido utilizzano il processo maggiormente automatizzabile e richiedono pertanto il minor tempo di gestione e consentono una minimizzazione dei costi operativi. Inoltre, il volume maggiore e la diluizione delle biomasse fa sì che la biologia possa essere molto più stabile rispetto agli impianti a secco, riducendo molto le criticità biologiche. L’esperienza, la ricerca e lo sviluppo continuo hanno quindi portato questi impianti ad essere molto affidabili, con una manutenzione facile e veloce di tutti i sistemi informatici ed elettromeccanici, come ad esempio gli agitatori.

  1. Digestato di qualità

A differenza di quella britannica, la normativa italiana non si è ancora espressa in modo definitivo e precisa rispetto al “digestato di qualità”. È importante sottolineare che il digestato di un impianto con processo ad umido ha una qualità decisamente superiore rispetto a quello derivante da digestione a secco o semi-secco, grazie anche al miglior pre-trattamento dei rifiuti in entrata.

Questo aspetto sarà molto rilevante con l’inclusione del “digestato di qualità” nell’elenco degli ammendanti. Già oggi è di fondamentale importanza nella produzione di compost di alta qualità.

IL DIGESTATO DI QUALITÀ E BIOMETANO – L’ESEMPIO DALL’INGHILTERRA

Con lo sviluppo dell’AD Quality Protocol, l’Inghilterra ha definito lo stato giuridico del digestato come “End of Waste Product”. È stato quindi definito che i rifiuti sottoposti a digestione anaerobica cessano di essere qualificati come tali dopo il processo. La qualità del digestato deve essere comunque certificata secondo un preciso protocollo.

Questo importante sviluppo ha consentito a BTS Biogas di realizzare nello Yorkshire un impianto biogas all’avanguardia nel trattamento e valorizzazione dei rifiuti. L’impianto è alimentato esclusivamente con questi ultimi: la loro composizione varia ogni giorno essendo conferiti resti alimentari, sfalci, cibi confezionati scaduti come bevande, thè, fagioli, etc.

L’impianto è strutturato modularmente come segue.

  1. Conferimento: area ove i camion scaricano i diversi rifiuti organici. Qui avviene una prima vagliatura della qualità della biomassa: i rifiuti non idonei vengono scartati mentre quelli utilizzabili vengono stoccati e conferiti quotidianamente al sistema di alimentazione.
  2. Pretrattamento: qui vengono sfibrati i materiali e separati i materiali plastici. Il prodotto organico viene quindi diluito con acqua e avviato verso una vasca di sedimentazione, dove vengono separati gli inerti come sabbia e vetro.
  3. Alimentazione: il rifiuto organico così trattato e “pulito” assume la forma di una polpa più o meno densa che può essere conferita al digestore portando con se l’energia pronta per essere trasformata. Per minimizzare la necessità di operatori in loco la biomassa è stoccata in una pre-vasca consentendo all’impianto un’autonomia di diversi giorni.
  4. Digestione anaerobica: dalla pre-vasca la polpa prosegue il suo percorso verso i due digestori, che lavorano in parallelo e dove le diverse famiglie di microorganismi degradano i rifiuti producendo biogas e digestato. Quest’ultimo viene poi convogliato al post-fermentatore dove ulteriori microorganismi completano il processo della degradazione e garantiscono la completa “maturità” del digestato. Quest’ultimo viene infine stoccato in apposite vasche per essere fornito agli agricoltori locali che lo utilizzano come ammendante liquido di alta qualità.
  5. Il biogas invece lascia il digestato accumulandosi nella cupola dei digestori per poi proseguire all’impianto di purificazione chiamato upgrading.
  6. Valorizzazione del biogas: il sistema di upgrading “BiomethanM 1000” è costituito da un essiccatore di biogas che separa l’acqua presente. Il biogas essiccato attraversa poi un filtro a carboni attivi che ne catturano lo zolfo contenuto. Dopo questo trattamento il (bio)metano viene separato da tutte le altre componenti presenti nel biogas (soprattutto la CO2) attraverso un sistema a membrane. Il biometano al 99% di metano viene quindi “odorizzato”, portato alla corretta pressione e immesso nella rete del gas per essere convogliato agli utenti finali.

L’impianto in oggetto, interamente progettato e realizzato da BTS Biogas in un anno immette in rete più di 4.200.000 Sm3 di Biometano e più di 4.200 MWh di energia elettrica grazie ai sistemi di upgrading e cogenerazione.

Sviluppo continuo verso la massima valorizzazione del digestato

BTS Biogas fornisce tecnologie sviluppate per aumentare il valore dell’ammendante e ottimizzare la gestione agronomica ed anche in Inghilterra si installeranno i seguenti moduli.

  • NITROstripp. Al termine del processo di digestione anaerobica parte dell’azoto si trova in forma ammoniacale. E’ stato quindi sviluppato un trattamento per concentrare opportunamente l’ammoniaca in una soluzione di solfato d’ammonio che può sostituire in modo efficiente, sostenibile ed economico il fertilizzante chimico utilizzato.
  • Il digestato risultante dal NITROstripp contiene ancora un’importante concentrazione d’azoto, totalmente sotto forma d’azoto organico, un ammendante molto maturo. Per ridurre i costi di spandimento e i volumi di stoccaggio, BTS Biogas ha sviluppato un essiccatore in grado di ridurre l’umidità del digestato senza alterarne le caratteristiche di pregio. Il trattamento BIOdry ha l’obiettivo valorizzare al massimo l’energia termica come purtroppo spesso non accade in molti impianti di biogas tradizionali.
  • Una soluzione sviluppata ad hoc per il trattamento del digestato. Questo sistema di compostaggio ha il vantaggio di lavorare senza necessità di separazione e senza acque da trattare separatamente.

8 commenti

  1. Complimenti, questa è la strada verso un futuro successo tecnologico.
    Quali sono le dimensioni necessarie in superficie per realizzare un impianto descritto sopra? Quale taglia di cogeneratore viene abbinata?
    L’investimento medio, sempre per la taglia descritta sopra, per realizzare l’impianto a quanto ammonta?
    Cordiali saluti

    • Grazie molte per il suo commento.
      La superficie sulla quale è stato realizzato l’impianto è di circa 1.3 ettari. I kWe installati sono 500 e gli Sm3/a di biogas portato all’Upgrading sono circa 8.000.000.
      Non è possibile definire un’ipotesi media di investimento nella realizzazione di questi impianti dato l’alto numero di variabili in campo e le significative differenze che possono esserci.
      Se necessario saremo lieti di valutare insieme progetti specifici e definire quindi ipotesi economiche corrette.
      Cordiali saluti

  2. Buongiorno, gradirei sare i quantitativi annui di FORSU che gli impianti da voi progettati sono in grado di trattare

    • Buongiorno Demetrio,
      i nostri impianti essendo modulari e progettati ad hoc per le specifiche realtà ed esigenze, possono trattare qualsiasi quantità di FORSU, fatta salva la continuità di approvvigionamento.
      Naturalmente siamo a disposizione per approfondire casi specifici e fornire le soluzioni più adeguate e redditive.
      Buona giornata

    • Buongiorno Nazzareno, c’è una certa variabilità in base alla composizione degli scarti alimentari. Approssimativamente però l’impianto lavora circa 60.000/70.000 tonnellate annue.

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