Questo processo permette la decomposizione delle biomasse in assenza di ossigeno, generando una miscela di gas, principalmente metano e anidride carbonica, che può essere utilizzata come fonte energetica.

. I tipi di digestione anaerobica variano in base alla natura del substrato, alla temperatura e alla configurazione dell’impianto, offrendo soluzioni flessibili per diverse esigenze energetiche.

Che cos’è la digestione anaerobica?

La digestione anaerobica è un processo in cui i microrganismi decompongono la materia organica in assenza di ossigeno. Questo processo avviene in quattro fasi principali: idrolisi, acidogenesi, acetogenesi e metanogenesi. Durante l’idrolisi, le macromolecole organiche come carboidrati, proteine e lipidi vengono scomposte in molecole più semplici. L’acidogenesi trasforma questi prodotti in acidi grassi volatili, alcoli, anidride carbonica, idrogeno e ammoniaca.

Nell’acetogenesi, gli acidi grassi volatili vengono ulteriormente trasformati in acetato, idrogeno e anidride carbonica. Infine, la metanogenesi converte questi composti in biogas, principalmente composto da metano e anidride carbonica.

Tipologie di impianti di digestione anaerobica

Esistono vari tipi di impianti biogas, ciascuno progettato per soddisfare specifiche esigenze operative e tipi di biomasse. Gli impianti biogas possono essere classificati in base alla loro configurazione, al tipo di substrato utilizzato e alle condizioni operative come la temperatura.

Impianti a umido e a secco

Gli impianti di biogas a umido trattano biomasse con un alto contenuto di acqua, come liquami e fanghi di depurazione. Questi impianti sono generalmente più semplici da gestire e richiedono meno energia per il mescolamento.

Gli impianti a secco, invece, trattano biomasse con un basso contenuto di acqua, come i rifiuti organici solidi. Questi impianti possono gestire carichi organici più elevati e producono meno digestato liquido.

Impianti a singolo e doppio stadio

Gli impianti a singolo stadio combinano tutte le fasi della digestione anaerobica in un unico reattore, mentre gli impianti a doppio stadio separano le fasi idrolitica e acetogenica dalla fase metanogenica. Questo approccio permette un maggiore controllo del processo e può aumentare l’efficienza della produzione di biogas.

Impianti mesofili e termofili

Gli impianti mesofili operano a temperature comprese tra 30 e 40°C, mentre gli impianti termofili operano a temperature comprese tra 50 e 60°C. Gli impianti termofili offrono tassi di reazione più elevati e una migliore igienizzazione del digestato, ma richiedono un maggiore consumo energetico per mantenere le alte temperature.

Come funziona la produzione di biogas

La produzione di biogas è uno degli aspetti più significativi della digestione anaerobica. Il biogas è una miscela di gas che contiene principalmente metano (CH4) e anidride carbonica (CO2), con tracce di altri gas come l’idrogeno solforato (H2S) e l’ammoniaca (NH3). La composizione del biogas può variare a seconda del tipo di biomassa e delle condizioni operative dell’impianto.

Il biogas prodotto può essere utilizzato in vari modi. Può essere bruciato direttamente per produrre calore o convertito in elettricità mediante motori a gas o turbine. Inoltre, può essere purificato e compresso per essere utilizzato come carburante per veicoli o immesso nella rete del gas naturale.

Sottoprodotti biogas: il digestato

Uno dei principali sottoprodotti della digestione anaerobica è il digestato, un materiale semi-liquido ricco di nutrienti come azoto, fosforo e potassio. Il digestato può essere utilizzato come fertilizzante organico, migliorando la struttura del suolo e fornendo nutrienti essenziali per le piante. La gestione e l’utilizzo del digestato sono essenziali per la sostenibilità complessiva degli impianti di biogas.

L’uso del digestato come fertilizzante offre numerosi vantaggi: riduce la dipendenza dai fertilizzanti chimici, diminuisce le emissioni di gas serra e contribuisce al ciclo dei nutrienti, restituendo al suolo gli elementi nutritivi estratti dalle colture. Inoltre, il digestato può migliorare la ritenzione idrica del suolo e la sua struttura, favorendo una migliore crescita delle piante.

L’importanza delle centrali biogas nelle energie rinnovabili

Le centrali biogas rappresentano una componente fondamentale per le energie rinnovabili. Utilizzando biomasse e rifiuti organici, questi impianti non solo producono energia pulita ma contribuiscono anche alla gestione sostenibile dei rifiuti. Inoltre, la produzione di biogas può ridurre le emissioni di gas serra, contribuendo a mitigare i cambiamenti climatici.

La digestione anaerobica delle biomasse riduce le emissioni di metano che altrimenti verrebbero rilasciate dalla decomposizione anaerobica in discarica. Inoltre, il biogas è una fonte energetica rinnovabile che può sostituire i combustibili fossili, riducendo ulteriormente le emissioni di anidride carbonica.

La gestione dei rifiuti organici mediante la digestione anaerobica contribuisce anche a ridurre l’inquinamento delle acque e a migliorare la qualità dell’aria. Inoltre, la produzione di biogas crea opportunità di lavoro e può generare reddito per gli agricoltori che forniscono le biomasse.