Biogas domestico: tutte le informazioni di cui hai bisogno
Il Biogas domestico è una miscela composta da ossigeno, vapore acqueo, metano e altri tipi di gas, che nasce dal processo di digestione anaerobica; la miscela viene prodotta in tre diversi tipi d’impianti per produrre il metano biologico.
Il processo chiamato “digestione anaerobica” è un processo biologico, che avviene grazie a delle reazioni biochimiche, tale processo si compie in quattro fasi: la prima fase è detta idrolisi, la seconda acido genesi, la terza aceto genesi e infine la quarta è chiamata metano genesi.
Quest’ultima fase è a sua volta divisa in metano genesi idrogeno fila e metano genesi aceto clastica. Le fasi produttive, che permettono agli impianti biogas domestico di produrre questa miscela, avvengono nel totale rispetto dell’ambiente e sono una delle risorse utilizzate nella Green Economy.
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Biogas domestico: provenienza e composizione
Come accennato, il metano biologico contiene metano, anidride carbonica, vapore acqueo e altri tipologie di gas. I substrati organici riescono a produrlo grazie alla degradazione della sostanza organica che è presente all’inizio del processo.
Le matrici avviabili e la digestione anaerobica possono provenire da diversi settori produttivi, che elenchiamo di seguito:
- Dal settore industriale provengono i sottoprodotti orto frutticoli, i fanghi, gli scarti organici di macellazione, i reflui dell’industria enologica ecc.
- Da quello agricolo provengono i residui colturali, ad esempio la paglia, i hanno subito reflui zootecnici, come i liquami bovini e le colture energetiche, come il mais, il sorgo ecc.
- Dal settore industriale provengono le acque reflue e i fanghi che si ottengono dalla loro lavorazione.
- Dal settore civile infine provengono ad esempio le frazioni organiche di rifiuti urbani che però hanno subito dei trattamenti specifici.
Ma come funziona un impianto a biogas domestico?
Il funzionamento di un impianto a metano biologico
Gli impianti sono delle strutture che utilizzano biomasse di diversa origine per produrre energia elettrica o termica. Ne esistono diverse tipologie che possono derivare da scarti di origine agro-industriale, da liquami provenienti dagli allevamenti, dai rifiuti urbani (ed è la vera rivoluzione) e da scarti forestali (di solito con questo termine si identificano i residui a basso contenuto di lignina provenienti dalle opere di restyling del verde urbano).
La rivoluzione sta nella modalità di produzione completamente naturale: esso è il prodotto di una digestione anaerobica di materiali organici, come quelli che abbiamo indicato sopra. In breve è la trasformazione di materiale di scarto in gas da parte di piccoli organismi già presenti all’interno dei materiali stessi, in totale assenza di ossigeno.
Questo processo avviene di solito in modo spontaneo all’interno delle discariche, se parliamo di rifiuti urbani e spesso infatti le stesse discariche dispongono sistemi di accumulo in cui il metano biologico prodotto viene immagazzinato e poi rivenduto e quindi immesso nella rete energetica. Ciò che non viene “digerito” da questi batteri è denominato digestato e può essere utilizzato come fertilizzante naturale in agricoltura.
La digestione anaerobica del Biogas domestico
La digestione anaerobica è un processo biologico che avviene grazie a delle reazioni biochimiche. Il processo di digestione anaerobica si compie in quattro fasi, in ognuna delle quali il processo avviene ad opera di batteri diversi:
- idrolisi,
- acido genesi
- aceto genesi
- metano genesi
La fase finale è suddivisa a sua volta in altri due processi: metano genesi idrogeno fila e metano genesi aceto clastica. E’ importante sapere che la digestione anaerobica che intende produrre CH$ avviene generalmente in degli impianti dedicati che presentano delle caratteristiche specifiche.
L’utilizzo del metano biologico per produrre energia elettrica
Gli impianti a biogas domestico sono dei mezzi molto importanti se si desidera produrre energia rinnovabile rispettando noi stessi e la natura che ci circonda in quanto è una fonte di produzione di energia elettrica che si trova facilmente in natura.
Le discariche di rifiuti e i materiali di natura organica animale e vegetale in decomposizione sono delle ottime fonti di produzione di biogas domestico e quindi energia elettrica, considerando che da circa una tonnellata di rifiuti si possono ottenere sino a duecentocinquanta metri cubici di metano biologico energia elettrica, totalmente pulita e rinnovabile.
Il biogas domestico viene trasformato in energia elettrica nel momento in cui viene trattato attraverso operazioni mirate volte proprio a ricavare energia rinnovabile e pulita dal metano biologico prodotto all’interno di appositi impianti.
Fondamentale è poi l’impianto a biogas domestico che deve esaudire caratteristiche:
- contenere contenitori appositi di liquami sui quali far avviare il processo di digestione anaerobica;
- deve possedere sistemi di alimentazione e riscaldamento del materiale organico;
- deve avere il reattore per l’idrolisi, il serbatoio utile a riscaldare e macinare il prodotto utile a ricavare metano biologico energia elettrica;
- deve contenere i digestori anaerobici e i digestori di depurazione
Come si produce elettricità?
La combustione all’interno di un motore cogenerativo ne consente la produzione. In Italia le potenze dei cogeneratori si aggirano su valori al di sotto di un megawatt (1.000 kW) e quasi la metà non supera i 100 kW. Nello specifico solitamente si ha un motore a combustione interna, dove l’energia meccanica si trasforma in elettrica grazie ad un trasformatore apposito, e un dispositivo di recupero del calore in eccesso.
Di seguito sono illustrate le principali caratteristiche di un impianto tipo superflow.
Caratteristiche tecniche del Biogas domestico: super flow
Un impianto di tipo super flow ha due gestori, uno primario e uno secondario. Il primo gestore è di forma cilindrica, e grazie alla presenza di un miscelatore ad asse orizzontale, permette una perfetta miscelazione dei liquami e della biomassa. Il digestore primario è alimentato con liquame fresco e biomassa. Il liquame digerito, dopo essere stato all’interno di una vasca per circa 30 giorni, è trasferito nel gestore secondario, dove viene nuovamente miscelato e dal quale si recupera la quantità di metano biologico residua. Il liquame rimane all’interno del secondo gestore per circa 40 giorni.
Questo genere d’impianto è generalmente utilizzato da quelle aziende agricole e zootecniche che hanno terreni set-aside o che hanno una quantità di biomassa costante durante tutto l’arco dell’anno.
Fasi produttive
Il liquame è raccolto all’interno di una prevasca, dotata di un mixer e di una pompa tritatrice, che omogeneizza il liquame nel digestore primario. E’ di fondamentale importanza che i liquami arrivino freschi al digestore cilindrico. Il digestore è inoltre dotato di una speciale tramoggia con coclee di dosaggio, che inserisce la corretta quantità di materiale utile a far funzionare al meglio il digestore. Il prodotto è raccolto nella parte superiore del digestore, grazie ad una copertura raccogli gas. Il gas prodotto invece viene recuperato, bilanciato, raffreddato, deumidificato, filtrato e infine avviato verso i gruppi di cogenerazione, che hanno il compito di bruciare il biogas domestisco e produrre energia elettrica e calore. Il liquame in uscita è stabilizzato e deodorato, e sarà deposto all’interno di uno o più bacini di stoccaggio in attesa di essere utilizzato.
Plug-flow
Di seguito sono illustrate le tecniche e le modalità di funzionamento di un impianto tipo plug flow. Gli impianti a canale tipo plug flow sono chiamati anche impianti flusso a pistone. Il processo di digestione anaerobica che si sviluppa in questo genere di impianti è utilizzato nel trattamento dei liquami zootecnici e nella stabilizzazione dei fanghi che provengono dalla flottazione di reflui agro zootecnici. Se si utilizzano liquami zootecnici, è necessario separare i dai liquami liquidi quelli solidi grossolani perchè non sono biodegradabili. Gli impianti a plug flow sono utilizzati principalmente dagli allevamenti di medie e grandi dimensioni, che hanno lo scopo utilizzare l’energia prodotta per soddisfare i bisogni diretti interni.
Fasi del processo
Per ottenere la miglior produzione di miscela, è necessario che i liquami prodotti in allevamento arrivino freschi al digestore. Il liquame è convogliato in una vasca di raccolta e poi viene spostato nel contenitore dove il liquame subisce la separazione. L’operazione di separazione dei liquami è utile per eliminare eventuali residui vegetali e di pelo potrebbero essere contenuti nel liquame. La parte solida separata è spesso utilizzata come ammendante nei terreni agricoli. La digestione anaerobica dei liquami avviene in uno specifico digestore, grazie anche all’attività di batteri che sono in grado di frantumare le molecole complesse.
La digestione anaerobica è però condizionata da vari fattori, come la temperatura e la permanenza del liquame all’interno del digestore. Se la temperatura diminuisce bisogna far in modo che il liquame stia più tempo all’interno del digestore. Le pareti del digestore sono isolate e riscaldate.
Il metano biologico che si ottiene è raccolto in una copertura a cupola gasometrica, che si trova nella parte superiore del digestore. La cupola ha la forma di un semicilindro o di una calotta sferica, è generalmente formata da tre membrane in tessuto poliestere, disposte una sopra l’altra. La membrana che si trova più all’interno deve racchiudere il biogas domestico in una camera, dove avviene il contatto con il liquame, la membrana intermedia invece ha il compito di evitare che il metano biologico possa miscelarsi all’aria spesso presente tra la membrana intermedia e quella esterna.