Digestori: Utilizzare i rifiuti vegetali e deiezioni animali

Gli scarti e i sottoprodotti dell’industria di trasformazione dei prodotti vegetali e animali costituiscono un’immensa quantità di materiale che al momento viene recuperata solo in parte e talvolta non correttamente utilizzata.

Utilizzando i seguenti prodotti di scarto del comparto agroalimentare:

• Residui della trasformazione del latte                  
• Frazione Verse dei rifiuti solidi urbani (Rsu)
• Siero, scotta, prodotti fuori specifica
• Residui della estrazione di oli d’oliva                         
• Sanse, acque di vegetazione, foglieº
• Residui della trasformazione enologica                  
• Vinaccioli, bucce
• Residui della distillazione                                     
• Code di distillazione
• Fanghi da depurazione biologica di acque        
• Fanghi biologici
• Residui della lavorazione dell’agrindustria             
• Biomasse esauste

Una tipica soluzione proposta prevede la valorizzazione degli scarti attraverso un impianto integrato che prevede tre distinte fasi di processo.

Un primo trattamento degli scarti permette l’estrazione di Prodotti di alto valore commerciale come, ad esempio, prodotti per il settore alimentare o farmaceutico. Il successivo impianto di produzione di Energia Elettrica considerata rinnovabile e per questo incentivata dal Gestore dei Servizi Elettrici. E’ possibile in molti casi utilizzare il Calore di scarto della produzione di energia per esigenze interne dell’impianto agroalimentare. Infine l’impianto Trattamento finale dei residui porta all’eventuale produzione di fertilizzanti.

DIGESTIONE ANAEROBICA

La digestione anaerobica è un processo biologico complesso per mezzo del quale, in assenza, di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas, una miscela costituita principalmente da metano e anidride carbonica.  La percentuale di metano nel biogas varia, a secondo del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa. Affinché il processo abbia luogo è necessaria l’azione di diversi gruppi di microrganismi in grado di trasformare la sostanza organica in composti intermedi, principalmente acido acetico, anidride carbonica ed idrogeno e da microrganismi metanogeni che concludono il processo producendo il metano. I microrganismi anaerobi presentano basse velocità di crescita e basse velocità di reazione, in rapporto con altri processi biologici. Tuttavia il vantaggio della digestione anaerobica è che la materia organica complessa viene convertita in elevate percentuali di metano 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 reattore anaerobico, deve risultare da un compromesso tra le esigenze dei singoli gruppi microbici per consentirne la crescita equilibrata.Il pH ottimale è intorno a 7-7,5, mentre la temperatura ottimale di processo è intorno ai 35°C, se si opera con i batteri mesofili, o di circa 55°C, se si utilizzano i batteri termofili.

• Energia elettrica

Il trattamento anaerobico in condizioni controllate porta alla degradazione della sostanza organica e alla produzione di biogas.  La produzione   avviene  con  un motore a   biogas a  combustione  interna  completo  di  alternatori   insonorizzati. Rientra  nell’ambito  delle  agevolazioni  (conto energia presso GSE)  per la produzione di energia da fonti rinnovabili. L’energia generata sarà assorbita dalla rete pubblica o utilizzata localmente. Non  esistono problemi   su eventuali  carichi   di  punta, ed i controlli sull’energia elettrica prodotta si limitano a tensione e frequenza,  che devono essere mantenute nella norma.

• Energia Termica         

La cogenerazione di energia termica dalla combustione del biogas risulta economicamente vantaggiosa sia per autoconsumo aziendale,sia per la produzione dei fertilizzanti solidi, sia eventualmente per teleriscaldamento.

• Fertilizzanti liquidi - solidi misto organici con microelementi  e con carbonio e azoto di origine biologica

Una volta estratto il Biogas, i residui del processo digestivo vengono concentrati in una vasca di accumulo per una fermentazione ed una centrifugazione (separazione) per l’ottenimento di fertilizzanti solidi e liquidi.

• Altri sottoprodotti  di  alto valore commerciale

Prima di generare  il biogas, i residui di lavorazione vengono processati in un impianto di ultrafiltrazione, con il fine di ottenere prodotti come Sieroproteine (WPC 60), Lattosio, Demi (per impianti caseari) e Polifenoli (per impianti oleari), sostanze di alto valore per le industrie farmaceutiche e cosmetiche.

Sinora non era risultato conveniente utilizzare la tecnologia della digestione anaerobica per taglie di produzione di energia al di sotto dei 250 Kw, ovvero per la costruzione di piccoli impianti. L'incidenza dei costi fissi era cosi' elevata che non consentiva di intravvedere alcuna convenienza, alla luce della quantità di energia elettrica prodotta. Abbiamo cambiato lo schema tradizionale di digestione anaerobica esmplificandolo enormemente e rendendolo in tal modo competitivo dal lato dei costi.

Le modifiche sostanziali riguardano:

• Disposizione Orizzontale del Reattore
• Sistema Unico Di agitazione
• Reattore Acidofilo e Metanogeno in un unico comparto

Cio' ha consentito di sviluppare una tecnologia a costi contenuti, e ad allargare il mercato della digestione anaerobica a tutte quelle piccole realtà produttive che sinora non avevano potuto usufruirne, se non consorziandosi:

1. Piccoli Allevamenti di bestiame
2. Piccoli Frantoi Oleari
3. Aziende produttrici di conserve e sottolii.

L'impatto inoltre puo' essere completamente interrato diminuendo in tal modo l'impatto ambientale che puo' avere un digestore verticale. La parte finale dell'impianto costituisce una ulteriore innovazione tecnologica. Attraverso sistemi successivi e differenziati di pulizia del biogas prodotto, e' possibile ottenere biometano, ovvero metano con un grado di purezza al 95% utilizzabile anche per usi domestici.

Viene previsto anche il trattamento del digestato. Una vasca di piccole dimensioni, posta in coda al reattore di digestione, consente di abbattere l'azoto per nitro-denitrificazione in maniera controllata e attraverso l'impiego di batteri specifici. cio' consente di poterlo spandere sul terreno agricolo nel rispetto delle norme vigenti.