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BIOGAS: Come ottenere energia alternativa da fonti naturali e rinnovabili

IL BIOGAS

BIOGASUna importante forma di energia verde è il biogas che si sviluppa naturalmente per fermentazione delle biomasse ricche di acqua in ambienti privi di ossigeno. La fermentazione è opera di batteri anaerobici che vivono in contenitori privi di ossigeno. Essi aggrediscono la sostanza organica e producono un gas ricco di metano, che può essere usato come combustibile per produrre energia termica o elettrica.

Biogas e fermentazione anaerobica

La fermentazione anaerobica è una reazione biologica che degrada il materiale organico producendo composti più semplici, in particolare metano e anidride carbonica. Essa è prodotta da una sere complessa di batteri che vivono in assenza di ossigeno.

Essi aggrediscono i materiali organici per nutritisi e degradano le molecole complesse in molecole più semplici .

questa reazione avviene a temperature comprese tra 15 e 50°C. In questo intervallo la velocità di reazione aumenta con l’aumentare della temperatura. Passando da 30°C a 50°C il tempo di reazione passa mediamente da 30 a 15 giorni.

La fermentazione anaerobica è molto utilizzata negli impianti di depurazione di materiali organici inquinanti in quanto rompe le molecole complesse per produrre gas utilizzabili e fanghi che sono ottimi concimi agricoli.

Composizione e proprietà dei Biogas

Il biogas è una miscela di gas diversi la cui composizione dipende dal tipo di materiale inviato alla fermentazione in assenza di ossigeno. La composizione media è:

  • METANO 55-70%
  • ANIDRIDE CARBONICA 34-24%
  • VAPORE ACQUEO 5-10%
  • ACIDO SOLFORICO 0,5-0,8%
  • OSSIDO DI CARBONIO 0,2-0,5%
  • GAS VARI <0,5 %

La parte di gas che possiede energia è il metano ha un contenuto energetico utile di 34200 kJ/m3 equivalente a circa 1,06 litri di benzina. L’equivalente in benzina di un metro cubo di biogas varia tra 0,6 e 0,75 litri di benzina.
Il metano reagisce facilmente con l’ossigeno creando miscele esplosive . Questo comporta che bisogna evitare miscele di biogas e aria. Quindi gli utilizzi di biogas devono rispettare le stesse misure di sicurezza degli impianti che usano metano.

Produzione di Biogas da animali

Bovini


I liquami provenienti dagli allevamenti bovini sono strettamente legati al tipo di stalla in cui gli animali sono allevati. Attualmente i materiali solidi sono allontanati da impianti meccanici e quindi richiedono un basso utilizzo di acqua. Per questo il materiale inviato allo scarico è molto concentrato in materiale organico. Il liquame da trattare si può stimare in 20-25 litri al giorno. La produzione di biogas in impianti ad alto rendimento si può valutare in 0,8-1 metro cubo al giorno per animale adulto di 5 quintali di peso.

Suini


In questo tipo di allevamento non si usa la paglia e quindi la pulizia dei pavimenti della porcilaia richiede molto acqua. Per questo motivo il quantitativo in liquido è in proporzione maggiore in confronto a quello dei bovini. Per suini di peso medio di 50 chili si può stimare una produzione di 0,1 metro cubo di biogas a fronte del trattamento di 4 litri di liquame.

Pollame


La fermentazione di prodotti avicoli può fornire biogas, ma crea problemi di intasamento delle apparecchiature. La potenzialità di produzione di biogas è per contro elevata. Si può pensare di utilizzare questo prodotto in piccola percentuale con i liquami di bovini e suini.

Come è fatto un impianto di produzione di Biogas

La stalla


Fra le file della stalla è ricavato un corridoio dotato di canaline in cui finisce il materiale organico prodotto dagli animali. All’interno delle canaline sono presenti apparecchiature meccaniche adatte a convogliare gli escrementi in una fossa di raccolta.
Per un buon funzionamento del digestore bisogna limitare l’utilizzo di acqua per la pulizia per evitare dannose diluizioni dei composti organici e quindi ritardare la produzione dei biogas.
La raccolta del materiale organico deve avvenire nel minor tempo possibile per evitare che fermenti creando gas, odori e perdite in resa.

Vasca di raccolta


Si valutano per 200 capi circa un quantitativo di 25 litri/giorno a capo di liquidi da inviare alla vasca d raccolta con una vasca di 7 m3 che garantisce un contenimento di una intera giornata. Bisogna che il liquido sia omogenizzato e quindi è necessario installare un agitatore a turbina che miscela liquami e feci. Una vasca dotata di trituratori e pompe per trasportare il liquido all’impianto di separazione dei solidi.

Separatore di sostanze solide


Un filtro rotante formato da un cilindro forato all’interno del quale è posta una coclea che pulisce le pareti del cilindro e asporta fuori dal cilindro la fase solida . Per comodità il separatore viene di solito montato su un impalcato facendo n modo che la parte separata possa cadere in un apposito cassone facilmente movimentabile.

Biodigestore


Il vero cuore dell’impianto. Il liquame introdotto viene aggredito dai batteri che trasformano la sostanza organica in metano e anidride carbonica. Questo processo richiede un tempo piuttosto lungo in funzione della temperatura all’interno del biodigestore. Supponendo di operare a 35°C si può ottenere una buona fermentazione in 40 giorni. Il volume nel digestore dovrà essere pari a m3/g di escrementi per i giorni di fermentazione. I tipi di digestori pi utilizzati sono vasche metalliche con copertura metallica co copertura a cupola con funzione di gasometri.

Depurazione del Biogas

Il biogas come abbiamo visto ha una composizione variabile ed all’interno è contenuta anidride carbonica che ne diminuisce il potere calorifico. Per questo motivo , come abbiamo già accennato, si trasforma immediatamente in energia elettrica. Non è possibile stoccarlo visto che . l’anidride carbonica a contatto con l’acqua si trasforma in acido carbonico che è particolarmente corrosivo, aggredendo le pareti delle bombole facendole scoppiare.