IT201600090522A1

IT201600090522A1 - Processo per il trattamento e la produzione di energia da biomasse

Info

Publication number: IT201600090522A1
Application number: IT102016000090522A
Authority: IT
Inventors: Nicola Pastore; Concetta Immacolata Giasi
Original assignee: Geo Environmental Energy Tech S R L
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2018-03-07

Description

TITOLO: “Processo per il trattamento e la produzione di energia da biomasse” DESCRIZIONE

Campo tecnologico

La presente invenzione è relativa a un processo per il trattamento e la produzione di energia da biomasse, mediante digestione anaerobica. La presente invenzione riguarda inoltre un impianto in cui detto metodo di trattamento delle biomasse può essere implementato.

Stato dell’arte

Allo stato dell’arte, per la valorizzazione energetica delle biomasse umide si ricorre alla stabilizzazione anaerobica.

La digestione anaerobica rappresenta un processo valido per la valorizzazione energetica ed il conseguente smaltimento delle biomasse umide, ma presenta la limitazione di essere costoso ed ingombrante.

Secondo l’arte nota un metodo per incrementare l’efficienza della digestione anaerobica è quello di ispessire la biomassa umida aumentando il contenuto di solidi totali. Tale metodo può essere poco conveniente sia per i costi associati alla fase di ispessimento e sia per la progressiva diminuzione di efficienza della digestione anaerobica all’aumentare del contenuto di solidi voltatili.

Esistono nella letteratura tecnica e scientifica diversi metodi per migliorare la digeribilità delle biomasse umide. Gli approcci di maggiore interesse sono basati su trattamenti termici, enzimatici, di disintegrazione meccanica, ultrasonicazione e di idrolisi termochimica.

Quest’ultimo approccio appare molto promettente perché consente di solubilizzare fino al 70% dei solidi totali che costituiscono i fanghi biologici.

L’idrolisi termochimica, secondo l’arte nota, si realizza in condizioni catalitiche acide (pH 1-3) o alcaline (pH 11-13) a temperature comprese fra 60 e 120 °C e il tempo di trattamento termochimico è normalmente compreso tra 1 e 6 ore.

Evidenze sperimentali mostrano che, all’aumentare del contenuto di solidi totali e quindi dei solidi volatili presenti nella biomassa umida, l’efficienza del trattamento di idrolisi termochimica decresce sensibilmente e di conseguenza si riduce la digeribilità in anaerobiosi della biomassa umida, riducendo l’efficienza energetica del processo.

Sommario dell’invenzione

La Richiedente ha ora scoperto che è possibile aumentare significativamente la digeribilità in anaerobiosi della biomassa in entrata mediante l’ottimizzazione della solubilizzazione della Chemical Oxigen Demand (COD), con una spesa energetica contenuta.

In accordo con la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto mediante un metodo per il trattamento e la generazione di energia da biomasse in accordo con la rivendicazione 1.

Il processo in accordo con la presente invenzione consente la produzione di biogas (biometano) ad un elevato grado di purezza, con tenore di CO2inferiore allo 0,2%, ed un miglioramento dell’efficienza energetica del processo di trattamento della biomassa, fino a raggiungere rese energetiche superiori al 100%.

Ulteriore oggetto della presente invenzione è un impianto di trattamento di biomasse in cui il metodo in accordo con la presente invenzione può essere implementato. Descrizione delle figure

Figura 1: Diagramma di flusso che rappresenta le fasi principali ed i prodotti ottenuti mediante il processo di trattamento di una biomassa 1 in accordo con la presente invenzione. Nella figura vengono rappresentate due delle forme realizzative preferite del processo secondo l’invenzione in cui la diluizione ii della biomassa 1 viene fatta mediante riciclo della frazione liquida percolata 63 dal fango anaerobico 62 o mediante riciclo del primo digestato 61. Le vie di riciclo indicate in figura 1 con i simboli R1 o R2 sono pertanto una alternativa all’altra. La Figura 1 inoltre mostra il ciclo di produzione della fase liquida 611 di detto secondo digestato 610, laddove detta fase liquida 611 del secondo digestato 610 sia impiegata come inoculante per l’avvio della digestione anaerobica vi nel primo digestore anaerobico 6.

Figura 2: Schema di un impianto per il trattamento di biomasse secondo il metodo in accordo con la presente invenzione, comprendente un reattore di idrolisi 11, un reattore a colonna 51 comprendente un accumulatore 52 ed un primo digestore 6 in comunicazione di fluido. Il reattore di idrolisi 11 è dotato di un sistema di riscaldamento a resistenze elettriche. Il reattore a colonna 51 è dotato di un sistema di ricircolo che reimmette il materiale da neutralizzare in testa alla colonna di neutralizzazione. Il primo digestore 6 è anch’esso dotato di un sistema di riscaldamento a resistenze. Nella forma realizzativa mostrata in Figura 2 sono visibili anche i sistemi di ricircolo del primo digestato 61 e della frazione liquida 63 da fango anaerobico 62, per la loro rispettiva re-immissione nel reattore di idrolisi 11.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Con riferimento alla Figura 1 annessa, le fasi principali del processo oggetto della presente domanda di brevetto sono rappresentate schematicamente in un diagramma di flusso, dove con biomassa 1 si indica un substrato adatto alla trasformazione ed alla generazione di energia secondo la presente invenzione.

In generale, con biomassa si intende un qualsiasi materiale avente una frazione biodegradabile di origine biologica proveniente dalla forestazione e dall’agricoltura, comprendente sostanze sia vegetali che animali; qualsiasi prodotto, rifiuto e residuo dell’industria della lavorazione del legno e della carta; tutti i prodotti, rifiuti e residui organici aventi una frazione biodegradabile, derivanti dall’attività biologica degli animali e dell’uomo, come quelli contenuti nei rifiuti industriali ed urbani.

Negli scopi della presente invenzione, detta biomassa 1 è preferibilmente scelta tra fanghi biologici, scarti organici, acque di processo, fanghi residui trattati o non trattati provenienti dagli impianti di trattamento delle acque reflue urbane, domestiche ed industriali, fanghi residui trattati o non trattati provenienti da processi produttivi.

Negli scopi della presente invenzione per fango biologico si intendono i fanghi prodotti dalla linea acque degli impianti di depurazione delle acque reflue di origine urbana e/o industriale caratterizzati da un alto tenore di umidità.

Con la definizione di scarti organici si intendono i rifiuti umidi del rifiuto solido urbano, costituito da scarti alimentari ed altri rifiuti, avente una frazione biodegradabile, o i sottoprodotti agroindustriali come quelli derivanti dalla lavorazione delle carni e dalla vinificazione.

Per acque di processo si intendono acque reflue derivanti dalla lavorazione di prodotti agroindustriali, come le acque di vegetazione derivanti dalla produzione dell’olio di oliva, il siero derivante dal processo di caseificazione o gli effluenti di lavaggio derivanti dal processo di vinificazione.

Per fanghi residui trattati o non trattati provenienti dagli impianti di trattamento delle acque reflue urbane domestiche ed industriali si intendono i fanghi prodotti dai processi di depurazione delle acque reflue urbane e delle acque domestiche; i fanghi provenienti da fosse settiche; i fanghi provenienti dagli impianti di trattamento di acque reflue di origine agroindustriale.

Con la definizione di fanghi residui trattati o non trattati provenienti da processi produttivi si intendono fanghi di origine agroalimentare, provenienti dall’industria della carta e del legno; fanghi provenienti dalle industrie tessili e pelli; fanghi provenienti dall’industria del petrolio o derivanti da processi chimici organici e inorganici.

Il processo oggetto della presente domanda consente vantaggiosamente di trattare sia biomasse umide, che biomasse secche (con bassa umidità), dove per biomasse umide si intendono biomasse aventi un intervallo di umidità compreso tra 99 – 95 % in peso; dove per biomasse secche (con bassa umidità) si intendono biomasse palabili con un tenore di umidità inferiore al 75 %.

Nella forma di realizzazione preferita, detta biomassa 1 è costituita da fanghi residui trattati o non trattati, provenienti da impianti di trattamento delle acque reflue urbane. In accordo con il processo oggetto della presente invenzione, la biomassa 1 è sottoposta ad una fase di diluizione ii mediante un diluente, fino ad ottenere un contenuto di solidi volatili compreso tra 0,5% e 1% del volume di detta biomassa 1. Preferibilmente, la biomassa 1 ed il diluente sono combinati, in fase di diluizione ii, in modo tale da ottenere una percentuale di solidi volatili compresa tra 0,5% e 1% del volume della biomassa 1.

Alternativamente, la biomassa 1 può presentare già un contenuto di solidi volatili compreso tra 0,5% e 1% in peso e non richiedere la contestuale combinazione con il diluente in fase di diluzione ii.

Vantaggiosamente, detta fase di diluizione ii consente di ottenere, attraverso le fasi successive di alcalinizzazione iii ed idrolisi iv, una maggiore solubilizzazione dei solidi presenti nella biomassa, solubilizzazione che incrementa la digeribilità del materiale in ingresso alla fase di digestione anaerobica e quindi il rendimento energetico del processo.

Negli scopi della presente invenzione, per COD (Chemical Oxygen Demand) si intende la quantità di ossigeno (mg O2/l) necessaria per la completa ossidazione dei composti organici ed inorganici presenti in un campione di acqua.

La biomassa 1 diluita è sottoposta, mediante l’uso di una soluzione basica 3, ad una fase di alcalinizzazione iii, fino ad un pH compreso tra 11,0 e 13,0, in cui detta biomassa 1 diluita e detta soluzione basica 3 sono in rapporto ponderale compreso tra 1:20 e 1:80;

La soluzione basica 3, negli scopi della presente invenzione, è preferibilmente una soluzione di una base forte al 20% (peso/volume). Ancor più preferibilmente, detta soluzione basica 3 è una soluzione di idrossido di sodio al 20% (peso/volume).

La biomassa 1 alcalinizzata così ottenuta, è poi sottoposta ad una fase di idrolisi iv per un tempo compreso tra 30 e 90 minuti, ad una temperatura compresa tra 55°C e 80°C.

Vantaggiosamente, la fase di idrolisi iv così condotta consente, con un consumo energetico compreso tra 0.95 e 2.85 KWh per metro cubo di biomassa, di generare una biomassa idrolizzata 4 caratterizzata da una efficienza della solubilizzazione dei solidi presenti nella biomassa superiore al 90%.

L’efficienza della solubilizzazione dei solidi presenti nella biomassa è misurata in termini di rapporto tra il COD, determinato sulla frazione limpida (surnatante) ottenuta per filtrazione, e centrifugazione del materiale idrolizzato rispetto al COD totale del materiale idrolizzato.

La biomassa idrolizzata 4 presenta un pH compreso tra 10,0 e 13,0 unità di pH.

La biomassa idrolizzata 4 è poi sottoposta ad una fase di neutralizzazione v del pH, fino a valori preferibilmente compresi tra 6,0 e 8,0 unità di pH.

Ancor più preferibilmente detta fase di neutralizzazione v viene condotta fino a che detta biomassa idrolizzata 4 abbia un pH compreso tra 7,5 e 7,7.

La fase di neutralizzazione v viene condotta mediante diffusione di CO2da un biogas prodotto da un processo di digestione anaerobica, verso la biomassa idrolizzata 4 proveniente dalla fase di idrolisi iv.

Preferibilmente, la diffusione dell’anidride carbonica in fase di neutralizzazione v si realizza in un reattore a colonna 51, saturo di un biogas ottenuto mediante digestione anaerobica, e riempito con materiale inerte, preferibilmente pellet di polietilene, caratterizzato da una porosità preferibilmente superiore a 0.5 e una superficie specifica preferibilmente compresa tra 140 e 700 m<-1>.

All’interno del reattori a colonna 51, il biogas è mantenuto ad una pressione di 0.05 bar.

Il reattore a colonna 51 in cui avviene la fase di neutralizzazione v è dotato di un serbatoio di accumulo 52 (accumulatore) che raccoglie la biomassa idrolizzata 4 e la immette in testa alla colonna di neutralizzazione (reattore a colonna 51).

La biomassa idrolizzata 4 alimenta il reattore a colonna 51 dall’alto e viene preferibilmente fatta ricircolare con flusso discendente, a gravità (dall’alto verso il basso), fino alla sua completa neutralizzazione.

Quanto ottenuto dalla fase di neutralizazione v è una biomassa idrolizzata e neutralizzata 5 che viene poi inviata ad un primo digestore 6, per essere sottoposta ad una fase di digestione anaerobica vi.

Dalla digestione anaerobica vi della biomassa idrolizzata e neutralizzata 5 si ottengono tre prodotti: il biogas 60, un primo digestato 61 ed un fango anaerobico 62.

In una forma di realizzazione preferita del processo oggetto della presente invenzione, la fase di neutralizzazione v è condotta mediante diffusione di anidride carbonica dal biogas 60, prodotto mediante la fase di digestione anaerobica vi, verso la biomassa idrolizzata 4.

Quando il biogas 60 è impiegato per la neutralizzazione v della biomassa idrolizzata e neutralizzata 5, la neutralizzazione v ha il duplice obiettivo di purificare il biogas 60 dall’anidride carbonica e nel contempo di neutralizzare la biomassa idrolizzata e neutralizzata 5, affinché possa essere utilizzata per la successiva fase di digestione anaerobica vi.

Il biogas 60, quando impiegato durante la fase di neutralizzazione v della biomassa idrolizzata e neutralizzata 5, e purificato dell’anidride carbonica in esso presente, dà origine ad un biometano 70, preferibilmente caratterizzato da una percentuale di anidride carbonica inferiore allo 0.2 %.

Grazie all’alta digeribilità del materiale idrolizzato e neutralizzato 5 in entrata al primo digestore 6, la resa di produzione di biogas 60 dalla fase di digestione anaerobica vi risulta particolarmente vantaggiosa, con un tempo di residenza mediamente pari a 2 giorni e con una elevata resa energetica.

Il materiale in uscita dal digestore 6 è costituito da:

i. Il digestato 61, che presenta riduzione dei solidi voltaili pari al 90 % rispetto alla biomassa in ingresso;

ii. Il fango anaerobico 62 che, dopo semplice percolazione, presenta un contenuto di umidità inferiore al 15%.

Il digestato 61 in uscita dal digestore può essere inviato a depurazione attraverso ossidazione biologica o vantaggiosamente utilizzato per fertirrigazione.

Il fango anaerobico 62 può essere mandato a smaltimento in discarica oppure vantaggiosamente utilizzato per una valorizzazione energetica o agronomica.

In una prima forma di realizzazione preferita, il processo oggetto della presente invenzione prevede che il diluente sia detto primo digestato 61.

In una seconda forma di realizzazione preferita, il processo secondo la presente domanda di brevetto è caratterizzato da un’ulteriore fase di percolazione del fango anaerobico 62, da cui si ottiene una fase liquida percolata 63 da detto fango anaerobico 62 ed un frazione solida 64 da fango anaerobico 62. In accordo con detta seconda forma di realizzazione preferita, detta fase liquida percolata 63 dal fango anaerobico 62 è impiegata come diluente.

In un’ulteriore forma di realizzazione, il fango anaerobico 62 è impiegato come biomassa in ingresso nel processo oggetto della presente domanda di brevetto.

Ancor più preferibilmente, il processo oggetto della presente invenzione prevede che detta fase di digestione anaerobica vi abbia inizio mediante inoculo di una fase liquida 611 di un secondo digestato 610 all’interno del primo digestore 6.

Detta fase liquida 611 del secondo digestato 610 è preferibilmente ottenuta mediante una digestione anaerobica di un secondo digestore 100 alimentato con scarti agricoli e zootecnici.

Il secondo digestato 610 così ottenuto, viene preferibilmente sottoposto a percolazione, per ottenere una fase liquida 611 di detto secondo digestato 610.

Nella forma di realizzazione preferita del processo oggetto della presente invenzione, la fase liquida 611 del secondo digestato 610 è inoculata nel primo digestore anaerobico 6, in modo tale che detta fase liquida 611 del secondo digestato 610 sia in un rapporto volumetrico compreso tra 2:1 e 1:2 con la biomassa idrolizzata e neutralizzata 5.

Ulteriore oggetto della presente invenzione è un impianto per il trattamento e la generazione di energia da biomasse secondo il metodo in accordo con la presente invenzione.

Esempi

Gli esempi che seguono sono riportati a puro scopo illustrativo e non devono quindi considerarsi limitativi per la presente invenzione.

Al fine di sperimentare il processo oggetto della presente invenzione è stato realizzato un impianto pilota in grado di trattare un volume di biomassa pari a 0.35 m<3>.

Come mostrato in Figura 2, nelle sue parti essenziali il pilota consiste in:

iii. Un reattore di idrolisi 11 della capacità di 0.4 m<3>costituito da un serbatoio cilindrico in acciaio inox coibentato, un agitatore, un sistema di riscaldamento a resistenze elettriche e sensori per il monitoraggio di pH e temperatura;

iv. Una colonna di neutralizzazione 51 costituita da un serbatoio cilindrico in acciaio inox coibentato con volume totale di 0.4 m<3>riempito con pellet di polietilene, avente una porosità pari a 0.5, tale da avere un volume operativo pari a 0.2 m<3>, alimentato dall’alto con la biomassa da neutralizzare e dal basso con il biogas generato con la successiva operazione di digestione anaerobica;

v. Un serbatoio di accumulo 52 (accumulatore), alimentato dalla biomassa da neutralizzare che scende per caduta libera, costituito da un serbatoio cilindrico in acciaio inox coibentato del volume operativo di 0.1 m<3>, dotato di sistema di ricircolo che reimmette il materiale da neutralizzare in testa alla colonna di neutralizzazione e sonde per il monitoraggio di pH e temperatura; vi. Un primo digestore anaerobico 6 a filtro costituito da un serbatoio cilindrico in acciaio inox coibentato, con volume totale di 0.75 m<3>, e riempito di pomice con una porosità pari a 0.5 tale da avere un volume operativo pari a 0.35 m<3>dotato di sistema di riscaldamento ad acqua termostatato tale da avere una temperatura costante pari a 35 °C.

La biomassa di ingresso oggetto della sperimentazione descritta negli esempi che seguono è costituita da fanghi di ricircolo provenienti da un impianto di trattamento di acque di scarico con le caratteristiche riportate nella tabella 1.

Esempio comparativo 1 (senza diluizione)

Un volume pari a 0.35 m<3>del fango di ricircolo caratterizzato in Tabella 1 è stato prelevato e immesso nel reattore di idrolisi.

Solidi totali 1,59% (w/w)

Acqua 98,41% (w/w)

pH 6,82

Solidi volatili 75,95% (rispetto agli ST)

Ceneri 24,05% (rispetto agli ST)

COD solubile 82 mg/l (sul filtrato e centrifugato) COD totale 18690 mg/l

Tabella 1. Caratterizzazione dei fanghi di ricircolo utilizzati.

Sotto leggera agitazione, il fango è stato alcalinizzato attraverso l’aggiunta di una soluzione di idrossido di sodio al 20 %, portando il pH ad un valore pari a 12.6.

In seguito il materiale è stato portato dopo un’ora ad una temperatura di 68 °C ed è stato mantenuto in tali condizioni per sei ore sotto leggera agitazione con una spesa energetica termica pari a 1.31 KWh.

Il materiale idrolizzato presenta le caratteristiche riportate nella tabella 2.

COD solubile 5720 mg/l (sul filtrato e centrifugato) COD totale 17380 mg/l

Tabella 2. Caratterizzazione del fango idrolizzato.

Un volume pari a 0.0875 m<3>del fango idrolizzato è stato immesso nel serbatoio di accumulo che alimenta dall’alto la colonna di neutralizzazione, con una corrente di ricircolo discendente che ritorna poi nel serbatoio di accumulo per caduta libera. La colonna di neutralizzazione contiene, sotto una pressione di circa 50 mbar, un volume di biogas pari a 0.21 m<3>, prodotto dalla fase di digestione anaerobica, e comprendente una percentuale di anidride carbonica pari a 20.46 % del volume di detto biogas.

Dopo due ore di trattamento il materiale in uscita presenta un pH pari a 7.6 e l’analisi del gas ha evidenziato una percentuale di anidride carbonica pari al 9.43 %.

Il serbatoio di accumulo è stato nuovamente riempito con il medesimo volume di fango idrolizzato ed il trattamento di neutralizzazione è stato rieseguito.

Dopo due ore il materiale in uscita presentava un pH pari al 7.8 e l’analisi del gas evidenzia una percentuale di anidride carbonica pari allo 0.08 %.

Attuata l’assorbimento dell’anidride carbonica, il biogas presente nella colonna è stato sostituito con un nuovo volume di biogas da purificare, ed il trattamento di neutralizzazione del fango idrolizzato è stato ripetuto sino a completa neutralizzazione di 0.35 m<3>di materiale idrolizzato.

Infine il materiale idrolizzato e neutralizzato è stato immesso nel digestore anaerobico.

La fase di avvio del digestore anaerobico è stata realizzata attraverso un inoculo, costituito dalla fase liquida di un digestato proveniente da un digestore anaerobico alimentato da scarti agricoli e zootecnici, diluito con il fango idrolizzato in rapporto 1:1.

Dopo circa 3 mesi dall’avvio sono state determinate le condizioni di gestione continuativa ottimale del sistema.

Il miglior rendimento dei fanghi idrolizzati e neutralizzati è descritto dai dati riportati nella tabella 3.

Tempo di ritenzione idraulica (HRT) 2 gg

Digestato

COD in uscita (digestato) 3880 mg/l

Solidi Totali % (w/w) digestato 0.9

Solidi Volatili % digestato 31.06

Biogas prodotto 1,09 m<3>/ m<3>

Concentrazione di CH4 nel biogas 65,53 % (vol/vol)

Tabella 3. Dati relativi all’esercizio ottimizzato del digestore alimentato con i fianghi biologici trattati.

La spesa energetica termica media giornaliera per il funzionamento del digestore anaerobico era pari a 1.72 KWh.

Esempio 2 (con diluizione)

Un fango di ricircolo delle medesime caratteristiche riportate in tabella 1, prima di essere immesso nel reattore di idrolisi, è stato preventivamente diluito con il digestato proveniente dal digestore anaerobico avente le caratteristiche riportate in Tabella 3 con rapporto 1:1,2 dando luogo ad un fango con le caratteristiche riportate in Tabella 4.

Solidi totali 1,21% (w/w)

Solidi volatili 57,72% (rispetto agli ST)

COD solubile 139 mg/l (sul filtrato e centrifugato) COD totale 9701 mg/l

Tabella 4. Caratterizzazione dei fanghi di ricircolo diluiti con il digestato.

Un volume pari 0.35 m<3>del suddetto fango diluito è stato immesso nel reattore di idrolisi.

In seguito il materiale è stato portato dopo un’ora ad una temperatura di 68 °C e mantenuto in tali condizioni per due ore, sotto leggera agitazione con una spesa energetica termica pari a 0.72 KWh.

Il materiale idrolizzato così ottenuto presenta le caratteristiche riportate nella tabella 5.

Successivamente, il fango idrolizzato ha seguito la medesima procedura di neutralizzazione descritta nell’esempio comparativo 1 ed infine è stato immesso nel digestore anaerobico.

COD solubile 8470 mg/l (sul filtrato e centrifugato) COD totale 9170 mg/l

Tabella 5. Caratterizzazione del fango idrolizzato.

Il miglior rendimento del fango idrolizzato e neutralizzato è descritto dai dati riportati nella tabella 6.

Tempo di ritenzione idraulica (HRT) 2 gg

Digestato

COD in uscita (digestato) 1480 mg/l

Solidi Totali % (w/w) digestato 0.7

Solidi Volatili % digestato 20.58

Biogas prodotto 1,25 m<3>/ m<3>Concentrazione di CH4 nel biogas 75,24 % (vol/vol) Tabella 6. Dati relativi all’esercizio ottimizzato del digestore alimentato con i fianghi biologici trattati preventivamente diluiti con il digestato.

Nella Tabella 7 è riportata il confronto in termini di efficienza energetica del processo senza e con la fase di diluizione del fango di ricircolo con il digestato proveniente dal digestore anaerobico per il trattamento di 0.35 m<3>di fango di ricircolo.

Energetica termica spesa (KWh) Senza diluizione Con diluizione Idrolisi 1.31 1.60

Digestore 3.44 7.64

Totale 4.75 9.24

Energia termica prodotta (KWh) 6.65 19.45

Efficienza 39.94% 105.65%

Tabella 7. Confronto tra l’efficienza energetica del processo testato sull’impianto pilota senza e con la preventiva fase operativa della diluizione del fango di ricircolo con il digestato proveniente dal digestore anaerobico considerando un potere calorifico del metano pari a 9.59 KWh/m3 e un rendimento globale del sistema di riscaldamento pari a 0.97.

Esempio 3 (con diluizione)

Un fango biologico avente le medesime caratteristiche riportate in Tabella 1, prima

di essere immesso nel reattore ad idrolisi, è stato diluito con acqua di fonte. La

biomassa diluita sotto leggera agitazione è stata alcalinizzata attraverso l’aggiunta di

una soluzione di idrossido di sodio al 20 %, portando il pH ad un valore pari a 12.6.

In seguito il materiale è stato portato, in un’ora di tempo, ad una temperatura di 68

°C ed è stato mantenuto in tali condizioni per 2 ore sotto leggera agitazione.

La Tabella 8 riporta l’incremento dell’efficienza di solubilizzazione dei solidi

presenti nella biomassa in entrata misurata in termini di rapporto tra il COD,

determinato sulla frazione limpida (surnatante) ottenuta per filtrazione, e

centrifugazione del materiale idrolizzato rispetto al COD totale del materiale

idrolizzato al variare della percentuale di diluizione.

Diluizione Solidi Volatili COD (mg/l) COD (mg/l) Efficienza (%) % (w/w) totale solubile (%)

0 1.33 19840 6510 32.81%

20 1.05 14980 7020 46.86%

30 0.98 13930 6540 46.95%

50 0.69 8730 8008 91.73%

Tabella 8. Incremento di efficienza della solubilizzazione dei solidi presenti nella biomassa in ingresso al variare della percentuale di diluizione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Processo per il trattamento e la generazione di energia da biomasse, comprendente la fase di: i. Predisposizione di una biomassa (1); e caratterizzato dal comprendere le fasi di: ii. Diluizione della biomassa (1) con un diluente fino ad un contenuto di solidi volatili compreso tra 0,5% e 1% del volume di detta biomassa (1); iii. Alcalinizzazione della biomassa (1) di cui al punto ii con una soluzione basica (3), fino ad un pH compreso tra 11,0 e 13,0, in cui detta biomassa (1) di cui al punto ii e detta soluzione basica (3) sono in rapporto ponderale compreso tra 1:20 e 1:80; iv. Idrolisi della biomassa alcalinizzata di cui al punto iii, per un tempo compreso tra 30 e 90 minuti, ad una temperatura compresa tra 55°C e 80°C ed ottenimento di una biomassa idrolizzata (4); v. Neutralizzazione della biomassa idrolizzata (4) di cui al punto iv, mediante diffusione di CO2 da un biogas prodotto da digestione anaerobica ed ottenimento di un fango idrolizzato e neutralizzato (5); vi. Digestione anaerobica, mediante un primo digestore anaerobico (6), di detto fango idrolizzato e neutralizzato (5) ed ottenimento di un biogas (60), un primo digestato (61), un fango anaerobico (62).
2) Processo secondo la rivendicazione 1, in cui il diluente è detto primo digestato (61).
3) Processo secondo la rivendicazione 1, in cui alla fase di digestione anaerobica (vi) segue una fase di percolazione del fango anaerobico (62) ed ottenimento di una fase liquida percolata (63) da detto fango anaerobico (62).
4) Processo secondo la rivendicazione 3, in cui il diluente è la fase liquida percolata (63) dal fango anaerobico (62).
5) Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il primo digestore anaerobico (6) è avviato alla fase di digestione anaerobica (vi) mediante inoculo di una fase liquida (611) di un secondo digestato (610), ottenuta mediante le seguenti fasi: a) Alimentazione di un secondo digestore anaerobico (100) con scarti agricoli e zootecnici; b) Digestione anaerobica di quanto al punto a ed ottenimento di un secondo digestato (610); c) Percolazione di detto secondo digestato (610) ed ottenimento di una fase liquida (611) del secondo digestato (610); d) Inoculo di detta fase liquida (611) del secondo digestato (610) in detto primo digestore anaerobico (6), in cui detta fase liquida (611) del secondo digestato (610) è in un rapporto volumetrico compreso tra 2:1 e 1:2 con il fango idrolizzato e neutralizzato (5).
6) Processo secondo la rivendicazione 1, in cui la diffusione di CO2durante neutralizzazione (v) si realizza mediante un reattore a colonna (51) in cui il biogas (60) è mantenuto in pressione e viene attraversato da una corrente di ricircolo discendente della biomassa idrolizzata (4) fino a neutralizzazione di detta biomassa idrolizzata (4).
7) Processo secondo la rivendicazione 6, in cui detta fase di neutralizzazione (v) avviene mediante diffusione di CO2dal biogas (60) prodotto da detta fase di digestione anaerobica (vi).
8) Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui la biomassa (1) è scelta tra fanghi biologici, scarti organici, acque di processo, fanghi residui trattati o non trattati provenienti dagli impianti di trattamento delle acque reflue urbane, domestiche e industriali, fanghi residui trattati o non trattati provenienti da processi produttivi.
9) Impianto per il trattamento e la generazione di energia da biomasse secondo il metodo in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8.