Biogas: Trasforma l'immondizia e il letame in denaro

Indice di pagina:

  1. Introduzione
  2. Biomasse disponibile in Valle del Chiese
  3. Tecnologia e dimensionamento
  4. Analisi dei costi

I biogas sono miscele di diversi tipi di gas (metano dal 50 al 80%, anidride carbonica, idrogeno) prodotto dalla fermentazione batterica in assenza di ossigeno (anaerobiosi) dei residui organici provenienti dai rifiuti umidi, vegetali in decomposizione, liquami zootecnici o di fogna, etc.

 

Studio di fattibilità di un impianto di produzione di biogas

A cura di: Studio di Ingegneria - Prof. Ing. Maurizio Fauri

1.INTRODUZIONE
Con la presente relazione si vuole rendere conto delle analisi che sono state condotte per verificare la fattibilità tecnico economica di un impianto di produzione di biogas che utilizzi i liquami zootecnici prodotti nel territorio della Valle del Chiese.
Nel primo paragrafo sono stati riportati i dati raccolti relativi alla disponibilità di biomassa, utilizzabile ai fini della produzione di biogas.
Nel secondo paragrafo è stata descritta la tecnologia di produzione di biogas che risulta più indicata per la produzione del biogas, è stato ipotizzato un primo dimensionamento di massima e sono riportate alcune considerazioni relative alla collocazione dell’impianto all’interno del territorio del BIM.
Nell’ultimo paragrafo è stata eseguita un’analisi economica dell’investimento proposto.
Per realizzare il presente studio sono stati contattati diversi produttori di impianti di produzione di biogas: in particolare, i costruttori che hanno fornito i dati più significativi sono i seguenti:
• Etaone Italia srl – Bussolengo (VR);
• Schmack Biogas srl – Bolzano;
• Farenergia – Lonato (BS).

2.BIOMASSA DISPONIBILE IN VALLE DEL CHIESE
Attraverso dei colloqui con un rappresentante degli allevatori locali, è stato appurato che in valle del Chiese ci sono 1.500 di bovini, così suddivisi:
• 800 capi da latte
• 200 manze (tra 24 e 36 mesi)
• 500 capi con meno di 24 mesi
che corrispondono all’incirca a 1.200 Unità di Bovino Adulto (UBA). Ad esclusione di un allevamento da 100 capi che produce liquame, tutti gli altri producono letame solido (cioè refluo mescolato con paglia, segatura o trucioli). Ai fini della realizzazione di un impianto di digestione anaerobica, il numero di UBA rilevato è piuttosto piccolo: in Alto Adige, ad esempio, la taglia ottimale per impianti di questo tipo è quella di 2.000 UBA1. Diventa quindi indispensabile individuare sul territorio altri cofermenti che possano migliorare la sostenibilità economica dell’impianto.
Sul territorio sono presenti alcuni allevamenti di pollame, tra cui uno di notevoli dimensioni, localizzato nella campagna di Storo. In seguito ad un sopralluogo è stato appurato che:
• nell’allevamento sono presenti 85.000 galline ovaiole (è il più grande della Provincia di Trento),
• le galline sono allevate in gabbie sopra elevate rispetto al pavimento e l’impianto è dotato di un sistema automatico di raccolta ed essicazione della pollina;
• vengono prodotte 9.000/ 9.500 q.li/anno di pollina essicata con un umidità variabile tra il 20 (estate) e 35% (inverno), contro un valore dell’85% del prodotto fresco, e non sono presenti altri elementi quali truccioli, segatura, paglia o altro
• è presente un sistema di essicazione naturale su nastri trasportatori che sfrutta l'aria calda evacuata dal capannone (che è scaldata dalle galline stesse) per essicare la pollina;
analisi chimiche condotte sulla pollina hanno appurato quanto segue:
Umidità residua:    21,6%
Ceneri:         65,1% sul secco
Fibra grezza:        12,4% sul secco
Azoto come Azoto:     2,5% sul secco
Azoto come protidi:    15,8% sul secco
Lipidi grezzi:         0,3% sul secco
Nel territorio sono presenti altri allevamenti di polli e di conigli, di dimensioni più piccoli che in questa fase non sono stati presi in considerazione, ma che in sede progettuale dovranno essere riconsiderati.

Di norma negli impianti di produzione di biogas, accanto ai liquami e ai letami, viene utilizzato dell’insilato di mais in una percentuale che varia tra il 10 e il 70% perché questo prodotto agricolo garantisce un ottima resa energetica nella produzione del biogas. Nella valle del Chiese non c’è una grande disponibilità di questo prodotto, in quanto, soprattutto nei campi di fondovalle della piana di Storo e Condino si è diffusa la coltivazione del grano Nostrano di Storo, che ha sostituito le precedenti culture di mais da foraggio.

Attraverso il tecnico di Agri90 Arturo Donati è stato appurato che nella piana tra Condino e Storo circa 250/300 ettari vengono coltivati a grano Nostrano di Storo e la prospettiva è che in pochi anni tale superficie possa raggiungere i 400 ettari. In queste coltivazioni, la raccolta delle pannocchie avviene tra il 15 ottobre e il 20 novembre e dopo il raccolto nel campo rimane lo stocco (pianta secca) che normalmente viene trinciato e distribuito nel campo stesso.
Invece che essere lasciati nei campi, tali stocchi opportunamente macinati potrebbero essere utilizzati quale additivo nei digestori anaerobici, mentre il residuo della produzione (digestato) potrebbe essere utilizzato quale concime nei campi di mais. Tale utilizzo ha, però, due controindicazioni che in fase di progetto dovranno essere attentamente valutate:
1. per essere sicuri di poter utilizzare lo stocco del Nostrano di Storo è necessario analizzarlo chimicamente per verificare che il contenuto di acqua sia superiore ad un certo valore minimo e che il contenuto di lignina non sia troppo elevato;
2. la distribuzione sui campi agricoli del digestato è soggetta ad alcuni limiti legislativi2. In generale, comunque, i sistemi di digestione anaerobica offrono la possibilità di migliorare il negativo impatto odorifero prodotto dalle deiezioni zootecniche, specie se si andranno ad utilizzare sistemi di spargimento innovativi, già disponibili sul mercato. Potrebbe quindi risultare molto interessante trovare un accordo con gli agricoltori per la distribuzione del digestato nei campi di Nostrano di Storo.
Un altro aspetto che dovrà essere attentamente valutato in fase di progetto è quello della composizione del letame: per ogni allevamento di bovini dovrà essere rilevato che tipo di addensanti vengono aggiunti ai liquami (paglia, truccioli, ecc.) e che dimensione hanno, perché da questa composizione dipende il progetto dell’impianto di miscelazione e preparazione della materia prima. Se si rilevasse, ad esempio,la presenza di una alta percentuale di paglia potrebbe risultare necessario prevedere un sistema di triturazione del letame.
Un altro tipo di materia prima che potrebbe essere utilizzata in un digestore anaerobico è la frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU), che però introduce delle problematiche di tipo autorizzativo, in quanto si passa da impianto di tipo agricolo ad impianto industriale.


3.TECNOLOGIA E DIMENSIONAMENTO
Dal confronto e dall’analisi dei dati forniti da vari produttori di impianti di digestione anaerobica è stato stabilito che la tecnologia più adatta al caso in esame si compone degli impianti e dei processi qui di seguito elencati.
1. Trincea orizzontale: è una costruzione scoperta, delimitata da muri in cemento armato dell’altezza di 4/5 m; ha la funzione di deposito per gli stocchi di mais raccolti ad ottobre e che deve essere utilizzato in tutti gli altri mesi dell’anno; serve anche quale deposito della pollina;
2. Dosatore di alimentazione: è il contenitore meccanizzato che provvede alla miscelazione delle varie componenti (letame, liquami, stocchi di mais e pollina) e aggiunge la giusta dose d’acqua. Il processo di digestione anaerobica più indicato prevede l’utilizzo di una materia prima molto liquida, per cui utilizzando parecchio materiale solido (letame e soprattutto pollina essiccata) è necessario aggiungere parecchia acqua;
3. Primo digestore anaerobico: può avere forma cilindrica o di parallelepipedo (a seconda del costruttore) ed è costituito da una vasca chiusa ermeticamente, riscaldata fino a circa 36°C dall’energia termica prodotta dal cogeneratore, all’interno del quale degli organismi meccanici movimentano in continuazione il substrato; il biogas che si sviluppa in questa fase viene raccolto in un serbatoio appositamente dedicato;
4. Secondo digestore anaerobico (postdigestore): solitamente ha forma cilindrica ed è costituito da una vasca chiusa ermeticamente da un telone di raccolta del biogas, che viene inviato al deposito dedicato; anche questo digestore è riscaldato con l’energia termica prodotta dal cogeneratore e anche qui il substrato è continuamente rimestato; indicativamente tutto il processo digestivo (digestione e postdigestione ha una durata di 30-40 giorni)
5. Deposito finale: ciò che rimane del substrato dopo che è stato stabilizzato ed ha liberato tutto il metano che era possibile ricavare prende il nome di digestato e viene immagazzinato nel deposito finale, un’altra vasca cilindrica di notevoli dimensioni; il digestato è sottoforma liquida e deve essere trasportato con autobotti;
6. Serbatoio biogas: raccoglie il biogas prodotto nei due di gestori;
7. Cogeneratore: è un motore endotermico alternativo a ciclo Otto ed ha un rendimento elettrico che, in funzione della taglia, varia tra il 35 e il 40% ed un rendimento termico compreso tra il 40 e il 50%; i valori di emissione standard sono uguali a 500 mg/Nmc di NOx e a 650 mg/Nmc di CO; il motore solitamente è installato in container.

Figura 1 –    Impianto di produzione biogas: in primo piano il container del motore e la cabina elettrica (Foto Schmack Biogas srl)

Figura 2 –    Schema impianto biogas (Fonte Etaone Italia srl)

 

 

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