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08.11.2006 E- ECOMONDO

 

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Impianto Anaerobico

L' impianto si inserisce in un ciclo naturale che inizia con l' accumulo di energia solare da parte del mondo vegetale attraverso la sintesi clorofilliana, continua con lo sfruttamento per fini alimentari delle piante da parte del mondo animale e della comunità umana, e si chiude con il riutilizzo dei sottoprodotti del metabolismo animale ed i rifiuti della comunità umana.

Questi, attraverso un processo di fermentazione anaerobica, portano alla produzione di biogas, sfruttabile in centrali di generazione elettrica, e di fertilizzante che apporta elementi nutritivi e sostanza organica ai terreni coltivabili e consente, unitamente all' anidride carbonica emessa durante la combustione del biogas, lo sviluppo delle piante e l' inizio di un nuovo ciclo alimentato ad energia solare. Un ciclo siffatto porta ad un IMPATTO AMBIENTALE NULLO, visto che consiste in una semplice trasformazione di energia senza immissione di sottoprodotti nell' ambiente.

La scelta tecnica effettuata da EKO Technology è stata quella di costruire un sistema di trasformazione delle frazioni fermentescibili dei materiali ottimizzando la produzione di biogas e quindi la produzione di energia elettrica. Questa ottica ha fatto concepire l' impianto come una centrale di generazione elettrica decentrata, garantendo nel contempo economicità, sicurezza e disponibilità di mezzi economici per gestire il processo depurativo.
Tale scelta è stata confortata da risultati agronomici riferiti a studi precedenti e alla affidabilità del sistema meccanico-fermentativo ampiamente testato.
Al sistema più avanti descritto è stato aggiunto un trattamento di acque a barriera per garantire lo scarico entro i limiti fissati dal D. L.vo n°152 del 11 Maggio 1999 e successive integrazioni e modifiche.

Descrizione del ciclo

L'impianto si compone di:

• Capannoni prefabbricati per la ricezione dei materiali da trattare, l'alloggiamento degli uffici e dei laboratori, dei macchinari per la macinazione, la disidratazione e lo scambio termico, dalla sala di cogenerazione.
• Digestori anaerobici dove avviene la reazione che porta alla formazione di biogas
• Un gasometro per l'accumulo temporaneo del biogas prodotto prima dell'utilizzazione
• Vasche cilindriche in cemento armato od in carpenteria metallica per lo stoccaggio giornaliero del fango in entrata e per l'accumulo delle acque di processo .
• Silos per lo stoccaggio di prodotti di alimentazione dei digestori allo stato liquido
• Un complesso di vasche in cemento armato a pianta rettangolare per lo stoccaggio del materiale di alimentazione e per il trattamento biologico delle acque di risulta del processo.

Il materiale di alimentazione verrà conferito dai soci o da terzi, compatibilmente con le possibilità di trattamento dell'impianto e con le tipologie autorizzate. Il laboratorio ne constaterà la rispondenza analitica e la regolarità della documentazione. Il conferimento è previsto mediante autotreni ribaltabili e rimorchi agricoli, o autobotti e autocisterne.
Le operazioni di scarico, sia per liquidi che per solidi, avverrà nell'apposita area di ricezione. Sono previsti, nell'area esterna al capannone, ulteriori serbatoi per lo stoccaggio temporaneo di materiale liquido non utilizzabile direttamente. I solidi vengono scaricati, esaminati e caricati con pala meccanica alle tramogge di alimentazione primaria.

Il materiale umido, selezionato dal vaglio alimenta l’estrusore e da qui viene convogliato ad un punto di raccolta e poi alle due vasche di miscelazione e precarica dei digestori anaerobici, utilizzando una pompa. L’estrusore è un macchinario costruito in maniera tale che i componenti meccanici sminuzzino il materiale in forma fine e lo riducano in una poltiglia pompabile mentre le particelle solide di dimensioni maggiori restano intrappolate all’interno delle griglie.
Le vasche di miscelazione operano in duplex, una in fase di carico dalla ricezione, l’altra in fase di alimentazione al digestore con un tempo di permanenza del materiale pari mediamente a 24 ore, durante le quali il materiale si idrolizza. Nel frattempo vengono controllati i principali parametri chimico-fisici della miscela e della digestione anaerobica al fine di ottenere un’alimentazione correttamente bilanciata ed ottimizzata per la massima resa in biogas.
Dalle vasche, la poltiglia viene alimentata al fermentatore. Si prevede un tempo di permanenza al suo interno di 15 - 20 giorni, valore fissato in modo da permettere la massima conversione di sostanza organica in ingresso in biogas. La reazione di trasformazione è operata da diversi ceppi di microrganismi anaerobi e si può schematicamente descrivere attraverso un processo a tre stadi:

• Nel primo stadio si ottiene la decomposizione di molecole complesse (amidi, proteine, grassi) in molecole semplici (zuccheri amminoacidi, acidi grassi)
• Nel secondo si ha la trasformazione in acidi organici semplici (principalmente in acido acetico)
• Nel terzo ed ultimo stadio, che controlla la cinetica dell'intero processo, si ha la conversione in metano ed anidride carbonica.

Il fermentatore è una vasca realizzata in cemento armato oppure in carpenteria metallica, verniciata internamente a protezione dall’acidità che si sviluppa durante il processo anaerobico. Il biogas generato viene provvisoriamente stoccato all’interno di un gasometro esterno e da qui inviato, previa deumidificazione, ai gruppi di generazione elettrica, e in parte ricircolato in pressione all’interno del fermentatore stesso attraverso un sistema di lance, dove viene utilizzato per la miscelazione del fango. Questo ultimo sistema, noto come gas-mixing sfrutta la differenza di densità della massa fluida che si crea in prossimità del punto di immissione del gas. Lo scarico continuo del materiale fermentato è pari al peso del materiale caricato dedotto il gas prodotto pari a circa il 60 – 70 % in peso del solido secco introdotto.
Il sistema di sicurezza di tutto l’impianto è stato predisposto in base alla vigente normativa per gli impianti di stoccaggio del gas metano e poiché, nel caso in questione, la presenza nel biogas di inerti, in particolare anidride carbonica e azoto, per una percentuale attorno al 35 % in peso, tali misure sono estremamente cautelative. Sono inoltre previsti un tubo di sfiato e due valvole di sicurezza che mandano in torcia l’eccesso di biogas.
Il gas prodotto, con caratteristiche costanti in qualità e quantità, alimenta il gruppo di generazione elettrica con cessione continua nell’elettrodotto dell’ente gestore. La conversione in energia elettrica varia dal 30 al 25 % dell’energia introdotta nel sistema a seconda della tipologia di impianto di produzione utilizzato. La parte restante, prevalentemente sotto forma di calore, viene gestita all’interno del processo attraverso sistemi di recupero termico, quali il preriscaldamento del fango in ingresso e la termostatazione delle diverse utenze. In particolare è necessario mantenere costante la temperatura all’interno del fermentatore. A tal fine è previsto uno scambiatore interno che sfrutta la corrente di fango attraverso l’immissione in pressione di biogas, e che consiste in una camicia di riscaldamento coassiale al tubo dove sono situate le lance. Per gli altri utilizzi sono previsti scambiatori in controcorrente dove fluiscono i fluidi di processo e l’acqua calda proveniente da generatori.

Il fango estratto dal fermentatore alimenta un sistema di disidratazione meccanica posta all’interno del capannone di lavorazione che consiste in un filtro sottovuoto atto a portare il contenuto di sostanza secca nel fango fino al 25 %. Il fango disidratato viene successivamente stoccato oppure inviato ad un’unità di essiccazione tale da consentire l’eventuale commercializzazione del ammendante proteico ottenuto. L’acqua di sgrondo fluisce nella vasca di sedimentazione ed accumulo, da dove, in parte viene riciclata a diluire l’alimentazione dei residui ed in parte inviata all’ impianto di depurazione aerobico delle acque e quindi scaricata.
Il sistema di depurazione biologico prevede in testa uno stadio di predenitrificazione seguita dai tradizionali stadi di ossidazione, nitrificazione e denitrificazione. Le uscite del sistema sono costituite da acqua depurata, che viene utilizzata per usi interni o scaricata, secondo le prescrizioni delle norme vigenti, nel corpo idrico recettore, e da fango di supero che viene immesso nuovamente nel sistema.

Conclusioni

Si vogliono qui di seguito elencare alcune peculiarità del processo descritto.

Aspetti ambientali

• Utilizzo di un processo di conversione dell'energia ad impatto ambientale ZERO.
• Utilizzo del processo naturale di degradazione della sostanza organica.
• Produzione di energia da fonti rinnovabili.
• Smaltimento di residui provenienti da attività agricole, agro-industriale o domestiche altrimenti non riutilizzabili.
• Immissione di sottoprodotti direttamente utilizzabili in agricoltura come ammendanti.

Aspetti economici
L' impianto costituisce una fonte di reddito proveniente da:

• Quote provenienti dal conferimento del materiale.
• Autoproduzione di energia elettrica e cessione al gestore di rete.
• Eventuale commercializzazione di ammendante proteico ottenuto dal processo.
• Eventuale utilizzo del calore di risulta per l’uso dell’impianto ed eventualmente per utenze diversificate quali serre ed itticoltura.

Aspetti tecnologici

• Utilizzo della tecnologia della fermentazione anaerobica mista
• Utilizzo di un fermentatore con sistema di miscelazione di tipo gas-mixing
• Efficiente utilizzo del calore residuo
• Ciclo di depurazione biologica di acque ad alto contenuto di azoto.