Di Michael Niederbacher

È vero: il cambiamento climatico è antropogenico, cioè causato dall’uomo. Anche se alcuni lo negano costantemente, dopo 23 anni, a Katowice a dicembre, la comunità internazionale è ora riuscita a elaborare una serie di regole volte a garantire il rispetto dell’obiettivo di 1,5 gradi. In Italia, la questione dei cambiamenti climatici è presa sul serio. L’anno scorso è stata approvata una legge che prevede la fornitura di biometano pulito e sostenibile nel gasdotto e il suo successivo utilizzo in veicoli a gas metano.

L’Italia, con oltre 1,3 milioni di veicoli a metano e con più di 1.200 stazioni di gas metano è il paese al mondo con le maggiori possibilità di rifornimento di gas naturale. L’espansione delle stazioni di rifornimento di metano liquido (GNL) e il passaggio di mezzi commerciali alimentati dal diesel a metano, sta procedendo a grandi passi. Il costruttore italiano di veicoli commerciali FIAT IVECO ad oggi vende oltre il 12% dei suoi veicoli commerciali con propulsione a metano, principalmente GNL (metano liquido). Tutto ciò in un’ottica lungimirante e a vantaggio del mondo intero. Il biogas è quindi riconosciuto in Italia come il carburante più pulito, molto più avanzato della tanto elogiata elettromobilità. Perché l’energia per le batterie è fatta anche di carbone sporco e centrali nucleari. Il biogas, nel breve periodo per le auto a metano (GNC) e a lungo termine per il traffico pesante (GNL), è certamente la fonte di energia più semplice, più veloce e più pulita per il nostro futuro. Questo non è un tema di discussione.

COME PRODURRE TUTTO IL BIOMETANO NECESSARIO ALLA SOSTITUZIONE DEI COMBUSTIBILI FOSSILI?

La questione è come produrre tutto il biometano che dovrebbe sostituire i combustibili fossili attualmente utilizzati per il traffico pesante e non, ma anche per la navigazione, per il traffico ferroviario e non ultimo per quello aereo. Uno studio stima che entro il 2050 almeno la metà dei 450 miliardi di Nm3 di gas naturale (metano) consumati in Europa sarà sostituita con biometano dalla fermentazione di rifiuti e biomasse. Questo corrisponde a 10 volte il biometano prodotto in Europa con gli impianti di biogas esistenti. Considerando l’aumento del consumo di metano per autotrasporto stradale e che il consumo totale di metano dovrebbe essere rinnovabile, stiamo parlando di un aumento di almeno 20 volte rispetto alla quota di produzione attuale. La questione cruciale diviene quindi sulla possibilità di produrre il biometano necessario e, in caso affermativo, se questo è sostenibile da un punto di vita ambientale.
BTS Biogas fornisce una risposta chiara a questa domanda. In ogni caso, possiamo farlo utilizzando nuove tecniche di pretrattamento degli scarti e delle biomasse ad alto contenuto di lignina prima che entrino nel digestore. A tal fine, tutti i potenziali residui e biomassa in agricoltura e silvicoltura devono essere utilizzati e pienamente valorizzati, soprattutto i sottoprodotti agricoli.
Paglia dalla produzione di grano, residui colturali di riso, segale, avena, triticale, residui dalla produzione di grano intero, ma anche la paglia di mais devono essere utilizzati per questo scopo. Attualmente questi residui colturali sono per lo più incorporati nel terreno dopo la raccolta. La paglia nel terreno viene principalmente degradata e solo una parte minore si trasforma in humus, il che sarebbe gradito per il bilancio dell’Humus e per l’immagazzinamento di carbonio nel suolo (BioCCS-Bioenergy Carbon Capture&Sequestration). Tuttavia, se questo processo viene ripetuto ogni anno, nel tempo si crea un problema per l’attività agricola dato che la paglia incorporata non viene degradata a causa della grande quantità, ma anche a causa dei pesticidi e ancor più degli erbicidi usati per trattare la pianta: si crea così nel terreno il cosiddetto materasso. Questo effetto è molto negativo per la fertilità del suolo. Il sottofondo è separato dal terriccio a una profondità di circa 20 cm dallo strato di paglia. Lo scambio capillare di acqua e sostanze nutritive viene quindi disturbato e nel peggiore dei casi completamente bloccato. Il risultato è l’infertilità crescente o totale del suolo. Questi fenomeni sono stati osservati da anni in tutte le parti del mondo. Una soluzione è quella di bruciare la paglia in campo, ma a causa dell’inquinamento atmosferico generato e quindi dal pesante impatto ambientale, questa pratica è stata vietata in quasi tutte le parti del mondo. I divieti non vengono però rispettati dappertutto, quindi ci sono allarmi smog in molte parti dell’India, nel Sudest asiatico ma anche nel sud dell’Italia e in Spagna.

La soluzione migliore è raccogliere la paglia e fermentarla in un impianto di biogas. Tuttavia, il problema è la lenta degradazione nel fermentatore dei materiali contenenti lignocellulosa e la formazione di strati galleggianti molto pronunciata. BTS Biogas offre diverse soluzioni per contrastare questo fenomeno. Queste tecnologie sono chiamate acquaEXTRUSION, Zeta e fiberCRACK.

IL PRE-TRATTAMENTO DELLA PAGLIA

La prima fase della preparazione della paglia è la stessa per tutti e tre i processi: utilizzando un mulino, la paglia viene tagliata a una lunghezza di 2-5 cm per evitare l’intasamento nella fase successiva. Nella fase successiva, all’interno del cosiddetto HydroFLOT, avviene la pulitura della paglia e del mais da terriccio pietre e sabbia attraverso un processo a caduta. La paglia così trattata viene inumidita (con digestato o con acqua ) in una vite chiusa o su un nastro trasportatore e portata al 30% di sostanza secca.

Da qui le procedure si differenziano: con acquaEXTRUSION, la paglia pulita e inumidita viene immessa in un estrusore mentre nel processo Zeta viene immessa in un trituratore meccanico a martelli denominato BioZ.
In entrambe le macchine, la preparazione della biomassa viene effettuata per mezzo della rottura idrotermica delle celle. Grazie alla forza esercitata mediante pressione e frizione nell’estrusore, e mediante impatto e frizione nel BioZ, non vengono semplicemente distrutte le cellule della paglia bensì vengono totalmente disgregate le pareti cellulari, a causa dell’interazione di pressione e temperatura. In questo modo, non solo il contenuto delle cellule dei rifiuti e delle biomasse è a disposizione per la degradazione da parte dei batteri ma anche le fibrille, che costituisco le pareti, possono essere aggredite. Di conseguenza, la produzione di biometano aumenta in modo significativo e la degradazione della biomassa avviene in tempi molto più brevi. Ciò farà ridurre i volumi di fermentazione e i consumi di agitazione. Inoltre, questa tecnologia di pretrattamento contrasta il galleggiamento della biomassa nel fermentatore e quindi può essere utilizzata in abbinamento a normali tecnologie di fermentazione ed agitazione.

foto con tre immagine di paglia: la prima non trattata, la seconda bagnata e triturata, la terza bioaccelerata

Il pre-trattamento principe è tuttavia il processo fibreCRACK, una steam explosion (esplosione di vapore) nel senso tradizionale, dove però la tecnologia è stata adattata ai requisiti della biomassa. Ciò significa che la pressione e la temperatura di esercizio di fibreCRACK sono adattate alla biomassa da trattare al fine di evitare la spiacevole formazione di inibitori, con la conseguenza che la produzione di biogas nel fermentatore non si avvia o si ferma completamente. Grazie alla tecnologia fibreCRACK, l’efficienza biologica può essere significativamente aumentata, rispetto ai risultati che si ottengono con le altre 2 tecnologie, acquaEXTRSION e Zeta. Con gli ultimi due metodi citati, è possibile, ad esempio produrre 205 Nm³ di biometano per tonnellata di paglia di frumento fresca. Con il processo fibreCRACK questo valore può essere aumentato fino ad oltre 265 Nm³ per lo stesso quantitativo di substrati. Dati i maggiori costi di acquisto, tuttavia, la tecnologia fibreCRACK è adatta all’impiego solo in impianti alimentati con almeno 20.000 tonnellate/anno di paglia. Inoltre, è necessaria una fonte di alta temperatura per riscaldare il materiale a una temperatura operativa di circa 200°C. Dall’altro lato, AcquaEXTRUSION e fibraCRACK, gestiscono l’intero processo senza alcuna necessità di calore esterno, quindi sono adatti per impianti di biogas privi di cogenerazione, quali ad esempio quelli di produzione di biometano avanzato, e sono redditizi già a partire da 5.000 tonnellate all’anno di paglia impiegata nell’impianto.

sistemi di pre-trattamento della paglia

UNA SFIDA APERTA (E MOLTO ECCITANTE) PER BTS BIOGAS

In conclusione, alla domanda iniziale se sia disponibile una quantità sufficiente di scarti/biomassa per produrre il biometano necessario e se queste biomasse siano sostenibili si può rispondere con un chiaro sì: non vi sono più ostacoli alla possibilità di salvare l’ambiente grazie al biogas.
Per dare una breve panoramica delle tecnologie future e dell’uso di potenziali molto più grandi di biomassa, accenniamo ad una nuova tecnologia che BTS Biogas sta attualmente testando: l’impiego di legno e scarti di legno nel fermentatore. Grazie alla controllata GTS Syngas, BTS Biogas è attiva anche nella gassificazione del legno e conosce molto bene le difficoltà legate a questo processo. Allo stesso tempo, è consapevole dello straordinario potenziale delle biomasse legnose per la futura produzione di energia. Per superare queste difficoltà, BTS Biogas sta testando una nuova tecnologia di pre-trattamento che permetta l’impiego nel fermentatore anche del legno e degli scarti legnosi. Ciò semplificherebbe enormemente la produzione di metano e ridurrebbe gli investimenti e i costi operativi. Anche la necessità di una successiva metanizazione del gas prodotto dal legno per trasformarlo in biometano verrebbe meno poiché il biometano verrebbe prodotto direttamente dell’upgrading del biogas. Questa tecnologia ha un enorme potenziale, soprattutto perché il legno e i residui di legno sono disponibili in quantità molto maggiori e non devono competere con la produzione di alimenti e mangimi.

4 Comments

  1. LA PAGLIA DI FRUMENTO E ORZO E’ OGGI VENDUTA IN ITALIA A 14 EURO QL. ,FORSE NON E’ COSI’ CONVENIENTE DA UTILIZZARE .GLI STOCCHI DI MAIS FORSE, MA LA RESA E’ MOLTO BASSA.
    “UN MIO PENSIERO”

    • Grazie per il suo messaggio. In effetti la paglia quest’anno ha un prezzo altissimo al Nord. Secondo le nostre esperienze di solito i prezzi variano secondo le annate in più vediamo prezzi più bassi al Centro e Sud dell’Italia e soprattutto per gli stocchi di mais e la paglia di riso. E poi esistono anche altre biomasse legnose come le potature, etc.

      Le rese delle biomasse legnose dipendono dal contenuto di ADL (lignina) e sono molto variabili. Utilizzando i sistemi di pretrattamento comunque non aumentano la fermentazione della lignina perché indigeribile ma aumentano la digeribilità della fibra (NDF e ADF).

      Per ulteriori informazioni non esiti di contattarci.

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