BIOMASSA La biomassa è la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dallagricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e.

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1 BIOMASSA La biomassa è la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dallagricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla selvicultura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani. (D.Lgs.387/03, art.2) Residui forestali, dellindustria del legno e sottoprodotti agricoli Residui organici liquidi biodegradabili Residui agroindustriali solidi Colture energetiche Scarichi allevamenti zootecnici (liquami) Acque reflue fognarie Residui agroindustriali liquidi

2 BIOMASSA PROCESSI DI CONVERSIONE ENERGETICA DELLA BIOMASSA PROCESSI TERMOCHIMICI combustione diretta carbonizzazione gassificazione pirolisi PROCESSI BIOCHIMICI digestione anaerobica digestione aerobica fermentazione alcolica transesterificazione di olii

3 DIGESTIONE ANAEROBICA Trasformazione di materiale organico (substrato) ad opera di microrganismi in assenza di ossigeno Substrato Digestione anaerobica Prodotti Residuo solido (fertilizzante) BIOGAS CH 4 ~50-70% CO 2 ~30-35% Liquido chiarificato (fertirrigazione) Energia elettrica e termica

4 DIGESTIONE ANAEROBICA I batteri metanogeni sono archeobatteri (specie che presentano caratteristiche strutturali e fisiologiche molto insolite: la loro parete è priva di peptidoglicani e la costituzione dei loro ribosomi è più simile a quella degli eucarioti che a quella degli altri procarioti).

5 PARAMETRI DI STABILITA DEL PROCESSO pH alcalinità rapporto acidi grassi volatili / alcalinità produzione e composizione del biogas temperatura condizioni psicrofile (10-25°C) condizioni mesofile (30-35°C) condizioni termofile (40-60°C)

6 DENITRIFICAZIONE I batteri denitrificanti appartengono al genere Pseudomonas, che comprende numerose specie specializzate di tipo eterotrofo: essi sono facoltativi, ed in assenza di ossigeno disciolto, cioè verificandosi condizioni cosiddette anossiche, utilizzano lossigeno contenuto nei nitrati, liberando così lazoto, e provvedendo pertanto alla denitrificazione. Reazione del ciclo dellazoto operata dai batteri denitrificanti

7 DENITRIFICAZIONE Processo anaerobico di riduzione (disassimilativa) in cui si ha completa ossidazione del substrato organico a CO 2 e H 2 O. Prodotto finale Prodotti intermedi N2N2 NO 2 - N 2 O

8 Caratterizzazione dei seguenti liquami zootecnici: Reflui suinicoliReflui avicoli Reflui bovini stabilizzazione delle biomasse prima loro impiego agronomico produzione di biogas confronto energetico e quantitativo

9 DIGESTORE ANAEROBICO DA LABORATORIO

10 Principio di funzionamento del gasometro Pannello di controllo

11 PROVE SPERIMENTALI Prima dellinizio di ogni prova è stata analizzata la sostanza da digerire in particolar modo sono stati misurati solidi volatili sul secco (SV) umidità Ceneri (Ash) C.F. C wb H wb N wb Analizzatore termogravimetrico LECO TGA 701 Analizzatore Elementare LECO CHN

12 PROVE SPERIMENTALI Per lanalisi del biogas durante il processo, con misure del contenuto di metano, anidride carbonica, ossigeno, idrogeno solforato, monossido di carbonio si è impiegato lAnalizzatore portatile GA2000 PLUS 300 cc/minPortata della pompa H 2 S 0-200ppm Opp. 0-500ppm CO 0-2000ppm O 2 0-25%Gamme di misura CH 4 0-100% CO 2 0-100% CO 2, CH 4, O 2, H 2 S, CO Gas misurati GA 2000 PLUSStrumento Geotechnical Instruments Casa

13 PROVE SPERIMENTALI DIGESTIONE ANAEROBICA REFLUO BOVINO CARATTERISTICHE DELLA PROVA: Durata della prova 33 giorni Processo mesofilo a 36°C Miscuglio di acqua (7,2 litri di cui 1 litro costituito da liquame digestato fungente da inoculo per linnesto della reazione) e biomassa (2 Kg) Sistema di agitazione in funzione ad ore alterne CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE (Valori in % sul tal quale)

14 PROVE SPERIMENTALI 32,31% CH 4 4,17 x 10 -2 Nm 3

15 PROVE SPERIMENTALI Confronto sul contenuto dazoto (valori in % sul tal quale) Tasso dabbattimento 44%

16 PROVE SPERIMENTALI CARATTERISTICHE DELLA PROVA: Miscuglio costituito da circa l80% di liquame suinicolo, dal 15% di pollina e dal 5% di sangue da macellazione Processo mesofilo a 36°C Agitatore in funzione ad ore alterne Durata della prova: 13 giorni CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DEL REFLUO: DIGESTIONE ANAEROBICA LIQUAME SUINICOLO (Valori in % sul tal quale)

17 PROVE SPERIMENTALI 39% CH 4 2,137 x 10 -2 Nm 3

18 PROVE SPERIMENTALI Confronto sul contenuto dazoto (valori in % sul tal quale) Tasso dabbattimento 47%

19 PROVE SPERIMENTALI DIGESTIONE ANAEROBICA LIQUAME AVICOLO (POLLINA) CARATTERISTICHE DELLA PROVA: Miscuglio costituito da 0,8 kg di pollina, 1 kg di digestato e 3,4 kg di acqua Processo mesofilo a 36°C Agitatore in funzione ad ore alterne Durata della prova: 30 giorni CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DEL REFLUO: (Valori in % sul tal quale)

20 PROVE SPERIMENTALI 54,98% CH 4 6,28 x 10 -2 Nm 3

21 PROVE SPERIMENTALI Confronto sul contenuto dazoto (valori in % sul tal quale) Tasso dabbattimento 86%

22 PROVE SPERIMENTALI Per confrontare i dati ottenuti con i dati di Letteratura si è espressa la resa di biogas in Nm 3 /t SV dove: SV = Biomassa – Umidità(%) – Ceneri (%) Liquami suinicoli Liquami bovini Liquami avicoli (pollina) 351,87 Nm 3 /t SV 220,38 Nm 3 /t SV 150,89 Nm 3 /t SV

23 PROVE SPERIMENTALI CONFRONTO ENERGETICO Nm 3 CH4 LHV CH4 ρ CH4 = Q LHV CH4 = 50000 kJ/kg ρ CH4 = 0,715 kg/m 3

24 PROVE SPERIMENTALI Valore energetico kWh/t SV Giorno Andamento giornaliero del valore energetico del biogas

25 PROVE SPERIMENTALI CONFRONTO DELLE PRODUTTIVITA max POLLINA 60,0 x 10 -3 Nm 3 max BOVINO 41,7 x 10 -3 Nm 3 max SUINO 21,4 x 10 -3 Nm 3 Δ Suino > Δ Pollina > Δ Bovino