Biogas: produzione e vantaggi

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Il biogas è una miscela di vari  tipi di gas (per la maggior parte il 50% – 80% è metano) prodotti dalla fermentazione batterica in anaerobiosi (mancanza di ossigeno) di residui organici che provengono da rifiuti, vegetali in decomposizione, carcasse in putrescenza, liquami zootecnici o fanghi di depurazione, scarti dell’agro-industria.

L’intero processo di produzione di biogas si basa sulla decomposizione del materiale organico da parte di alcuni tipi di batteri che producono anidride carbonica,　idrogeno molecolare e metano (metanizzazione dei composti organici).

Il biogas si distingue dal cosiddetto “compostaggio” che avviene in ambiente aerobico.

Da cosa si produce bio-gas

Le materie prime utili alla produzione di biogas sono numerose e molto diversificate tra loro: scarti dell’industria agricola, resti animali o vegetali, liquami zootecnici ed escrementi animali, ma anche rifiuti organici urbani.

Sono state sviluppate tecnologie ed impianti specifici che tramite l’utilizzo di batteri in appositi “fermentatori” chiusi (da non confondere con gassificatori) sono in grado di estrarre biogas in grandi quantità. Si parla di:

• biogas dai rifiuti organici urbani (preferibilmente da raccolte differenziate)
• biogas dal letame degli allevamenti intensivi
• biogas da fanghi di depurazione
• biogas dai residui dell’agro-industria

Le discariche di rifiuti urbani sono delle grandi fonti di produzione di biogas: normalmente raccolgono circa il 30-40% di rifiuti organici. Nelle discariche si sviluppa spontaneamente biogas che può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica: molti vantaggi possono derivare dallo sfruttamento a fini energetici del processo di fermentazione dei rifiuti urbani.
Il biogas che si sprigiona nelle discariche deve essere captato per evitarne la diffusione nell’ambiente: a titolo di esempio, da una discarica di circa 1.000.000 metri cubi che cresce di 60.000 m³ l’anno, si possono estrarre quasi 5,5 milioni di metri cubi di biogas l’anno (oltre 600 m³ ogni ora).

Come si utilizza il bio-gas

Il biogas è formato prevalentemente da metano, pertanto con un necessario processo di depurazione e separazione di altri componenti (per esempio, anidride carbonica e zolfo), può essere usato come biometano per autotrazione (auto e veicoli a metano). Quest’ultima applicazione ha trovato buon successo in Paesi dell’Europa centrale e settentrionale quali Svizzera, Germania, Svezia ecc., e in via sperimentale anche in Italia: costituisce una delle più concrete promesse nel campo della mobilità eco-sostenibile.

Il bio-gas prodotto dal trattamento di matrici solide (definito a secco) può essere utilizzato per la combustione in caldaie da riscaldamento o per produrre energia elettrica e/o calore.

Vantaggi del biogas

Dal punto di vista della salvaguardia dell’ambiente la produzione di biogas presenta alcuni vantaggi.
Uno dei vantaggi ecologici legati al biogas consiste nel fatto che durante il processo di fermentazione non si produce “nuova” anidride carbonica, ma si accelera semplicemente il ritorno nell’atmosfera di CO2 che può essere poi riassorbita dalle piante (contrariamente a quanto accade per quella generata dalla combustione dei carburanti fossili).

Un ulteriore risvolto ecologico nell’utilizzo del biogas sta nel fatto che la combustione impedisce la diffusione nell’atmosfera del metano emesso naturalmente dalla decomposizione di carcasse e vegetali: il metano è uno dei gas-serra più pericolosi ed è quindi auspicabile la sua degradazione in CO2 e acqua per combustione. L’emissione di 1 kg di CH4, in un orizzonte temporale di 100 anni, equivale ad emettere 25 kg di CO2(IPCC 2007).

Sono i paesi freddi del Nord Europa a fare un uso più rilevante delle tecnologie per la produzione di biogas, mentre in Italia gli impianti attivi sono in numero ancora molto ridotto e concentrati prevalentemente al Nord.
Il Ministero per le Politiche Agricole e Forestali ha tentato di incentivare l’utilizzo del biogas come fonte alternativa, unitamente alla biomassa, stanziando fondi anche per 20milioni di euro destinati alla costruzione di impianti produttivi.

Impianti di produzione biogas

Esistono varie tipologie di impianti di produzione di biogas indirizzati a trattare matrici organiche differenti, liquide o solide.

Gli impianti di biogas a secco sono  idonei al trattamento di matrici prevalentemente solide e non hanno bisogno di liquami per il loro funzionamento: l’acqua necessaria al processo è legata all’umidità del materiale utilizzato per alimentare l’impianto.

Le componenti principali di un impianto a biogas sono il sistema di miscelazione matrici all’interno del fermentatore/ digestore, il caricatore di matrici solide e il sistema di filtrazione del biogas prodotto.

Nel dettaglio un impianto di produzione per biogas è composto da:

• Serbatoio in cui viene depositata la biomassa e periodicamente aggiunta quella fresca (per aumentare la percentuale di umidità della sostanza organica di partenza si aggiunge solitamente un minimo d’acqua);
• Dispositivo di regolazione della portata, che consente al refluo di entrare per gravità nell’impianto;
• Miscelatore, necessario per garantire una certa omogeneità del liquame ed evitare il formarsi di eventuali sedimenti;
• Digestore anaerobico, ermeticamente chiuso e coibentato, in cui il liquame precipita nella parte inferiore, mentre il biogas gorgoglia verso la parte superiore del digestore;
• Recipiente esterno dove viene convogliato il liquame digerito;
• Serbatoio finale di stoccaggio.

Per lo stoccaggio la temperatura del bio-gas deve essere mantenuta costantemente al di sopra dei 15 gradi.