ITAR20120020A1 - Procedimento di produzione di biogas e di gas di sintesi. - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO DI PRODUZIONE DI BIOGAS E DI GAS DI SINTESI .

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un procedimento di produzione di biogas e di gas di sintesi.

Negli ultimi decenni il problema della crisi energetica ha avuto pesanti ripercussioni sulle attività produttive di vari Paesi, aumentando la dipendenza energetica da combustibili di origine fossile il che porta ad un lento degrado del pianeta dovuto all'aumento della concentrazione atmosferica di anidride carbonica ed al conseguente aumento della temperatura media terrestre .

Più precisamente, questo indiscriminato utilizzo di fonti non rinnovabili comporta gravi implicazioni non solo sul piano ambientale, ma anche a livello economico e politico come, ad esempio, la crescente dipendenza di molti Paesi nei confronti dei pochi detentori delle principali risorse energetiche del pianeta, prima fra tutte il petrolio, e la competizione per ottenerne il controllo e lo sfruttamento.

Per ovviare a tale dipendenza, negli ultimi anni sono stati messi a punto impianti energetici che utilizzano fonti di energia rinnovabili.

Ad esempio, nel settore dell'agricoltura, sono stati messi a punto impianti in grado di ricavare biogas (ossia una miscela di vari tipi di gas (per la maggior parte metano, dal 50 al 80%) prodotto dalla fermentazione batterica in anaerobiosi (assenza di ossigeno) dei residui organici provenienti da rifiuti, vegetali in decomposizione, carcasse in putrescenza, liquami zootecnici o fanghi di depurazione, scarti dell 'agro-industria .

L'intero processo vede la decomposizione del materiale organico o biomasse da parte di alcuni tipi di batteri, producendo anidride carbonica, idrogeno molecolare e metano.

Più dettagliatamente, la produzione di biogas si articola in due fasi principali consistenti, la prima, in una fase aerobica transitoria, che avviene grazie alla presenza di ossigeno e che comporta un aumento della mineralizzazione delle sostanze organiche, con produzione di anidride carbonica ed acqua, e, la seconda, in una fase anaerobica, suddivisa in una prima sottofase acida ed in una seconda metanigena che subentra una volta esaurito l'ossigeno presente.

In altre parole, la prima à ̈ costituita da una rapida degradazione del materiale organico che si compie in un periodo variabile da alcune ore a qualche giorno in funzione della profondità degli strati e del loro grado di compattazione e la seconda à ̈ una trasformazione più lenta e incompleta, che produce anidride carbonica e metano .

Dal punto di vista impiantistico un sistema per la produzione di biogas, nel caso di depurazione di reflui in loco, Ã ̈ costituito da:

- un 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;

- un dispositivo di regolazione della portata, che consente al refluo di entrare per gravità nell 'impianto ;

- un miscelatore, necessario per garantire una certa omogeneità del liquame ed evitare il formarsi di eventuali sedimenti;

- un digestore anaerobico, ermeticamente chiuso e coibentato, in cui il liquame precipita nella parte inferiore, mentre il biogas gorgoglia verso la parte superiore del digestore;

- un recipiente esterno dove viene convogliato il liquame digerito;

- un serbatoio finale di stoccaggio.

Tale processo di produzione di biogas di tipo noto non à ̈ scevro da inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che, usando liquami animali combinati con vegetali al fine di ottimizzare la resa del biogas mescolando più tipologie di prodotti organici, per alimentare una centrale da 1 megaWatt serve coltivare circa 300 ettari di terreno, terreno che viene ovviamente sottratto alla produzione di derrate alimentari per l'alimentazione umana o animale.

Questo pone anche un serio problema riguardante la conversione di territorio agricolo a fine alimentare in territorio agricolo a fine energetico .

In questi casi, poiché i vegetali necessari per la fermentazione non sono destinati all'alimentazione umana e poiché quello che conta à ̈ la resa, i terreni coltivati vengono irrorati con dosi massicce di fertilizzanti e di pesticidi, provocando inquinamento del terreno stesso e delle falde acquifere sottostanti.

Tutto questo si traduce in un inconveniente molto sentito quando il digestato viene riposto sui terreni di coltivazione.

Un altro inconveniente dei processi di produzione di biogas di tipo noto consiste nel fatto che le biomasse impiegate ed i liquami ottenuti, nonché il digestato in uscita rilasciano cattivi odori, comportando notevole disagio per la popolazione abitante nei centri urbani limitrofi agli impianti.

Un ulteriore e preoccupante inconveniente dei processi di produzione di biogas di tipo noto, emerso negli ultimi anni ma noto sin dalla fine degli anni '90, consiste nel fatto che i digestori non riescono a neutralizzare completamente i batteri presenti in quanto alcuni di questi sono termoresistenti, come i clostridi provocano botulismo e tetano.

Questi batteri sono presenti nel digestato, ossia nello scarto dei digestori che viene successivamente smaltito nei terreni. Per questo motivo alcuni Paesi vietano l'installazione di impianti di produzione di energia da biogas, laddove si ha anche una coltura per uso alimentare .

Per ovviare a quest'ultimo inconveniente, come previsto da molte norme comunitarie e nazionali, la parte biodegradabile contenuta nei Rifiuti Solidi Urbani (Frazione Organica Rifiuti Solidi Urbani, in sigla FORSU) può essere impiegata come biomassa per l'alimentazione dei processi di produzione di biogas precedentemente descritti.

Tale soluzione trova un primo limite nel fatto che la fermentazione anaerobica negli attuali digestori non può avvenire sull'umido tale e quale, ma à ̈ necessario un pretrattamento, così da renderlo idoneo in termini di umidità, pezzatura e che preveda l'eliminazione di eventuali sostanze nocive al processo.

I diversi tipi di processo anaerobico oggi adottati e presenti sul mercato si differenziano essenzialmente per il tenore di sostanza solida alimentata al reattore e, quindi, per il tipo di reattore utilizzato.

A tal fine i diversi tipi di pretrattamento oggi utilizzati alimentano i reattori con tutta la FORSU opportunamente triturata e/o diluita.

Ovviamente, tale metodologia invia al digestore anaerobico anche tutta quella parte della FORSU che non à ̈ trasformabile in biogas, occupando volume utile e complicando il processo di biodigestione.

Riassumendo, tale soluzione non à ̈ dunque paragonabile, dal punto di vista della produttività, all'utilizzo di biomasse derivanti da colture vegetali e residui organici di origine animale .

In aggiunta, la raccolta porta a porta dell'umido non ha ancora raggiunto livelli di diffusione elevati sostanzialmente perché le soluzioni impiantistiche adottate per il trattamento della frazione umida hanno risentito di limiti e difficoltà oggettive legati alle caratteristiche della suddetta frazione.

Questo à ̈ dovuto al fatto che tale raccolta differenziata dell'umido porta alla costituzione di un flusso di rifiuto caratterizzato da un alto contenuto in acqua ed alte concentrazioni di materiali facilmente biodegradabili.

Alternativa alla digestione anaerobica à ̈ il processo denominato "compostaggio", ossia quel processo atto a trasformare i rifiuti umidi in composto per terreni.

Anche tale processo di compostaggio non à ̈ scevro da inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che in un impianto di compostaggio le sostanze acquose e quelle con alte concentrazioni di materiali facilmente biodegradabili, presenti nel FORSU, richiedono notevoli quantità di ossigeno per essere ossidate, con costi energetici rilevanti .

Questo à ̈ dovuto al fatto che il FORSU non si presta ad essere compostato direttamente, poiché il basso contenuto in secco non à ̈ sufficiente a garantire le condizioni di stabilità strutturale del cumulo.

Ciò comporta aggiunte sostanziali di agenti strutturanti, o produzione di percolati che incidono pesantemente sulla sostenibilità economica del processo nel suo complesso.

In sostanza, l'onere del trattamento della frazione umida incide notevolmente e limita la diffusione di tali innovativi sistemi di raccolta, a tal punto che in molte realtà si preferisce ricorrere alle tradizionali forme di smaltimento (discarica e incenerimento) che costituiscono comunque soluzioni ad alto costo e senza benefici derivanti da forme di recupero o riutilizzo.

In aggiunta, la gestione di questi impianti di compostaggio presenta elementi di variabilità e di incertezza che possono determinare, per carenza di ossigeno, emissioni maleodoranti che rendono di difficile accettazione questi impianti.

In definitiva, l'utilizzo di FORSU per i due processi precedenti descritti, ossia di compostaggio e di digestione aerobica, presi singolarmente e separatamente determina, per il compostaggio, un inconveniente consistente nel fatto che la maggiore richiesta energetica proviene dalla necessità di ossidare anche la parte inutile alla produzione del compost, e, per la digestione anaerobica, un inconveniente consistente nel fatto che si determina una complicazione di processo, rese inferiori e una quantità di fango digerito difficilmente riutilizzabile .

Compito precipuo del presente trovato consiste nel fatto di realizzare un procedimento di produzione di biogas e di gas di sintesi (SYNGAS) partendo dal FORSU o da qualsiasi altro materiale organico in maniera tale da ovviare agli inconvenienti della tecnica nota sopra lamentati.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un procedimento di produzione di biogas e di gas di sintesi attuabile con un impianto di trattamento del FORSU semplice ed efficacie, realizzabile mediante componenti di facile reperibilità sul mercato .

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un procedimento di produzione di biogas e di gas di sintesi caratterizzato dal fatto di comprendere i seguenti passaggi:

- il pretrattamento di una matrice a base di biomasse per la separazione della fase liquida di detta matrice dalla sua fase solida,

- la digestione anaerobica di detta fase liquida ottenuta da detto pretrattamento per l'ottenimento di biogas per l'alimentazione almeno di un cogeneratore e/o simile.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un procedimento di produzione di biogas e di gas dì sintesi illustrata schematicamente nel diagramma a blocchi rappresentato nell'unito disegno.

Con riferimento alla figura citata, il procedimento di produzione di biogas e di gas di sintesi, indicato globalmente con il numero di riferimento 100, comprende un primo passaggio di pretrattamento di una matrice a base di biomasse, comprendente almeno una tra la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura e/o silviculture, sostanze vegetali e/o animali, dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani, per la separazione della fase liquida della matrice dalla sua fase solida.

Vantaggiosamente, detta matrice può essere costituita da FORSU ed il passaggio di pretrattamento 101 prevede la triturazione della stessa matrice attraverso trituratori a martelli e/o a coltelli, trinciatore ed insilatori in maniera tale da estrarre l'umidità e le sostanze organiche volatili presenti nella matrice, trattenendole nella fase liquida ed ottenere una fase solida spezzettata, sfibrata e facilmente attaccabile dai batteri del carbonio volatile.

In tal modo, per la minor presenza di carbonio volatile da ossidare, nel passaggio di compostaggio 103, maggiormente descritto in seguito, viene richiesta una minore quantità di ossigeno e minori consumi energetici.

In aggiunta, in questo modo si riducono i fabbisogni di materiale strutturante, i tempi di ossidazione della sostanza organica volatile ed i fabbisogni energetici.

Tale matrice può essere gestita da un impianto alimentato attraverso idonei nastri trasportatori con il materiale contenuto nei sacchi di FORSU utilizzati per le raccolte porta a porta dell 'umido.

Il materiale organico viene sottoposto a notevoli pressioni in modo da separare la parte liquida dalla parte solida.

Da tale separazione, che può portare ad una percentuale di fase liquida compresa tra il 40% ed il 60% in peso rispetto al peso della matrice iniziale, la parte liquida viene raccolta e canalizzata in modo da essere inviata ad una vasca di stoccaggio per essere successivamente inviata ad un digestore anaerobico per la produzione di biogas, al fine di realizzare un passaggio di digestione anaerobica 102 di questa fase liquida ottenuta dal passaggio di pretrattamento per l'ottenimento di biogas cosi da poter alimentare almeno un cogeneratore e/o simile.

Più dettagliatamente, il processo di digestione anaerobica 102 può essere condotto in condizione mesofile, ossia di circa 35-40°C, con un tempo medio di residenza del materiale nel digestore di circa 58 giorni, con un carico organico trinciato di biomassa vegetale.

La produzione di biogas può essere impiegata per alimentare un cogeneratore per una produzione di energia elettrica e di energia termica, di cui quest'ultima utilizzata, ad esempio, per il riscaldamento dei digestori, per il riscaldamento invernale delle serre e per l'essiccazione di determinati prodotti agricoli tipici sia ortivi {zucchini, pomodori, ecc.) che da frutta.

Il digestore anaerobico, dovendo operare con una soluzione prettamente liquida, può essere realizzato senza alcun tipo di miscelatore in quanto, differentemente dalla tecnica nota, nello stesso non viene introdotta alcuna fase solida.

Come scarto del passaggio di digestione aerobica, nonostante venga gestita solo la fase liquida della matrice iniziale, si può ottenere del biodigestato esausto, detto comunemente fango, che viene appositamente trattato in un passaggio di disidratazione 103 nel quale può essere trattata anche la fase solida della matrice ottenuta nel passaggio di pretrattamento.

L'acqua estratta in questo passaggio di disidratazione 103 può essere impiegata almeno in uno tra un purificatore di acqua per l'ottenimento di acqua chiarificata e/o in un passaggio di compostaggio aerobico 104 di compost di alta qualità e/o in un digestore anaerobico per l'incremento della produzione di biogas nel passaggio di digestione.

Tale depurazione può essere effettuata mediante un passaggio di depurazione biologica 105 a cicli alternativi realizzato in un reattore biologico atto alla rimozione biologica del carbonio e dell'azoto tramite una successione di fasi aerobiche, per l'ossidazione del carbonio e la nitrificazione dell'azoto, ed anossiche, per la denitrificazione che vengono realizzate tramite una successione temporale in un unico bacino per il trattamento del percolato.

In questo modo non à ̈ necessario avere delle sezioni dedicate, anossica di predenitrificazione ed aerobica di nitrificazione, in volumi separati, né esiste la necessità operare il ricircolo della miscela aerata per raggiungere prestazioni di tutta sicurezza.

Ciò comporta una notevole semplicità nella realizzazione, un risparmio nel piping e della elettromeccanica, prestazioni più elevate nella rimozione dell'azoto in quanto tutto l'azoto nitrificato si trova già all'interno.

Dal punto di vista tecnico, i sistemi biologici di depurazione sono sistemi che permettono, attraverso una fermentazione microbiotica, di rimuovere dall'acqua sostanze organiche biodegradabili. Nei sistemi a fanghi attivi, le colonie di microrganismi presenti nella vasca di ossidazione realizzano la degradazione aerobica di una parte del substrato formando prodotti gassosi (C02, N2) e acqua, mentre una seconda parte del substrato à ̈ rimossa attraverso la formazione di nuove cellule che utilizzano la sostanza organica attraverso fenomeni di bioflocculazione e bioassorbimento.

Il risultato di un trattamento biologico, à ̈ la rimozione della sostanza organica presente nell'acqua e la produzione di un residuo solido chiamato fango di supero. La quantità del fango di supero prodotta dal sistema à ̈ dipendente dai parametri operativi.

Il sistema a fanghi attivi à ̈ costituito sostanzialmente da un reattore biologico ossigenato artificialmente seguito da un sistema in grado di separare la particella solida dall'acqua depurata.

I microrganismi responsabili della depurazione non sono colonie selezionate da uno stesso tipo di batterio ma rappresentano una massa eterogenea di batteri saprofiti; la presenza di alghe o funghi à ̈ generalmente accidentale.

Nelle tecnologie tradizionali, dove la separazione fango - acqua à ̈ eseguita da un sedimentatore statico, l'efficienza del processo di depurazione dipende dalla velocità di decantazione dei fiocchi di fango, dalla quale dipende la concentrazione di solidi nella vasca di ossidazione (parametro fondamentale per la buona riuscita del trattamento) .

Vantaggiosamente, il reattore biologico può essere del tipo a membrana MBR. in cui la separazione fango acqua à ̈ assicurata da una membrana semipermeabile e di conseguenza la capacità di sedimentazione dei solidi sospesi non condiziona in nessun modo la capacità dell 'impianto .

Sostanzialmente il bioreattore a membrane MBR permette di operare il sistema con parametri operativi sensibilmente diversi rispetto alle tecnologie a fanghi attivi tradizionali.

La possibilità di separare il fango con un sistema fisico quale la membrana di ultrafiltrazione consente di mantenere nel bioreattore una concentrazione di fango molto elevata (8-12 gr/1) senza con questo compromettere la capacità del sistema di filtrazione.

L'applicazione delle membrane di ultrafiltrazione agli impianti biologici consente di sfruttare tutti i vantaggi del processo biologico senza preoccuparsi della capacità di decantazione dei fanghi attivi.

L'ultrafiltrazione à ̈ un processo di filtrazione tangenziale per separare e concentrare solidi sospesi e particelle ad alto peso molecolare da diversi effluenti o fluidi.

Più precisamente, la membrana a fibra cava fluttuante di ultrafiltrazione à ̈ la forma geometrica più favorevole per contenere il costo di investimento e gestionale di un processo a membrana grazie ad oneri di produzione contenuti, gran densità di superficie filtrante per unità di volume e bassi consumi energetici.

Non à ̈ mai stato possibile però utilizzare le membrane a fibra cava con fluidi con contenuto di solidi sospesi a causa dei problemi di intasamento delle fibre in tempi brevissimi.

Nelle applicazioni con i nuovi moduli a fibra cava, questo problema à ̈ stato risolto perché i solidi rimangono all'esterno della membrane, quindi solo il permeato scorre all'interno della fibra, riducendo quindi i rischi di intasamento. La membrana à ̈ costituita da un polimero macroporoso di supporto rivestito esternamente da un ulteriore polimero che agisce da elemento filtrante. La porosità si colloca a cavallo dell'ultrafiltrazione e della microfiltrazione (0.035 Micron nominale,0.01 Micron assoluto).

Con l'utilizzo dei moduli di ultrafiltrazione à ̈ stato possibile ridurre drasticamente il consumo energetico tipico delle tecnologie di filtrazione tangenziale che, come noto, necessitano di una velocità molto elevata in corrispondenza della membrana per limitare l'accumulo di solidi sospesi sulla superficie filtrante.

La riduzione delle energie passive à ̈ stato raggiunto utilizzando una pompa centrifuga di estrazione che, creando una leggera depressione (0,1-0,5 Bar) all'interno delle fibre, facilita il fluire dell'acqua pulita dalla miscela aerata all'interno della fibra. La portata della pompa di processo non à ̈ altro che la portata di permeato richiesta .

La particolarità della membrana di ultrafiltrazione à ̈ la possibilità di inviare un flusso pressurizzato all'interno della fibra creando i presupposti per invertire eseguire un vero e proprio controlavaggio della membrana.

In termini applicativi, l'esecuzione di controlavaggio delle membrane a pressioni comprese fra 0,3 e 0,5 Bar garantisce la possibilità di limitare il fouling favorendo il ritorno alla vasca di ossidazione dei solidi sospesi o delle altre sostanze depositate sulla membrana. Il controlavaggio à ̈ eseguito dalla stessa pompa di processo che preleva il permeato stoccato in un serbatoio (CIP) e lo invia alle membrane attraverso il medesimo circuito idraulico utilizzato in fase di filtrazione.

Per ridurre ulteriormente lo sporcamento, i moduli di filtrazione sono dotati di un sistema di insufflazione di aria che garantisce, attraverso una maggiore turbolenza in prossimità delle fibre, di minimizzare il deposito della biomassa sulle fibre stesse.

Un modulo di ultrafiltrazione à ̈ composto da migliaia di fibre di ultrafiltrazione; nel caso una di queste dovesse rompersi il diametro interno à ̈ così piccolo da garantire l'intasamento della fibra spezzata in pochi istanti. Questa particolarità consente, in caso di rotture, di non compromettere la qualità dell'effluente con la presenza di solidi sospesi.

Il comparto di filtrazione à ̈ composto da una zona dove sono inseriti verticalmente le cassette di filtrazione. Ogni cassetta di filtrazione à ̈ formata da più moduli.

Due collettori, uno superiore ed uno inferiore, garantiscono l'omogenea aspirazione del permeato per tutta la lunghezza delle fibre.

Nella parte inferiore del modulo à ̈ installato un sistema di insufflazione di aria che garantisce la miscelazione della vasca e la movimentazione delle membrane.

I vantaggi di un sistema a cicli alternati MBR rispetto ad un sistema convenzionale sono di seguito riassunti:

a) Ridotta sensibilità alle variazioni dell<1>alimento

L'efficienza delle membrane di ultrafiltrazione, non à ̈ dipendente dalla sedimentabili tà dei fiocchi biologici; i fanghi sono trattenuti anche se il bioreattore subisce l'ingresso di una sostanza tossica o un improvviso aumento del carico organico o idraulico o ancora uno choc di pH. Viceversa, in un impianto a fanghi attivi convenzionale l'efficacia del chiarificatore secondario dipende dalla sedimentabili tà del fiocco. In caso di anomalia la formazione di batteri filamentosi provoca frequentemente il trascinamento di una significativa porzione di fango con l'effluente.

Altro beneficio derivante dall'utilizzo delle membrane di ultrafiltrazione, à ̈ la possibilità di mantenere in circolo concentrazioni di biomassa notevolmente superiori a quelle caratteristiche delle tecnologie tradizionali.

b) Maggiore degradazione biologica delle sostanze organiche

La possibilità di mantenere nel bioreattore una notevole concentrazione di fango attivo garantisce una migliore e più rapida degradazione delle sostanze inquinanti.

Inoltre sostanze organiche disciolte nell'effluente di peso molecolare superiore al limite massimo consentito dalle dimensioni dei setti delle membrane, vengono ricircolate al bioreattore per un periodo di 15÷50 volte più lungo del tempo di residenza idraulico. Come effetto, vi à ̈ un tempo estremamente più lungo a disposizione della popolazione batterica per completare efficacemente il processo di degradazione di tutte le sostanze organiche disciolte .

c) Controllo accurato dell'età media del fango biologico

Dal momento che virtualmente nessun solido sospeso passa attraverso le membrane di ultrafiltrazione, e poiché lo spurgo di fango à ̈ strettamente regolamentato, l'età del fango può essere precisamente controllata, garantendo in tal modo i parametri gestionali scelti dagli operatori .

d) Ridotta produzione di fango

In contrapposizione ai processi tradizionali di trattamento chimico - fisico degli effluenti, il volume del fango prodotto da un sistema biologico à ̈ notevolmente ridotto dal momento che non sono richiesti prodotti chimici come coadiuvanti delle reazioni di coagulazione e precipitazione .

Il sistema MBR consente inoltre di mantenere un'età del fango decisamente superiore rispetto agli impianti tradizionali; di conseguenza si riduce drasticamente la produzione dì fango.

e) Migliore qualità dell'effluente

La membrana di ultrafiltrazione garantisce una separazione assoluta dei solidi sospesi, prevenendo cosi il trascinamento di fango biologico responsabile di alti valori di COD e solidi sospesi nello scarico.

f) Ingombri estremamente contenuti

La possibilità di sviluppare in altezza l'unità biologica (bioreattore) senza la necessità di rispettare rapporti geometrici tra le dimensioni di lunghezza, larghezza e profondità, vincolanti per le tecnologie biologiche tradizionali, e l'assenza del bacino di chiarificazione finale normalmente di notevoli dimensioni , consentono un elevatissimo risparmio di spazio rispetto alle altre tecnologie tradizionali a parità di carico inquinante abbattuto .

g) Facilità gestionale

L'elevato livello tecnologico espresso dal sistema ne consente una facile gestione. Infatti, pur essendo in parte costituito da un'unità biologica, non richiede le procedure analitiche tipiche dei sistemi biologici tradizionali, valutazioni al microscopio, ecc. La presenza

dell'ultrafiltrazione consente di avere un sistema idraulico controllato. I parametri di lavoro sono controllati, gestiti e raccolti da un sistema elettronico di raccolta e gestione dati, che prevede la possibilità di collegamento anche via modem.

h) Riduzione dell'impatto ambientale

Il processo consente il trattamento di reflui ad altissimo carico inquinante, garantendo una produzione di fango come effetto dell'abbattimento dei composti organici, drasticamente ridotta rispetto alle tecnologie tradizionali . Quest'importante proprietà, costituisce un notevole beneficio per l'azienda sia in termini espliciti minore spese per lo smaltimento del fango, sia in termini impliciti, come impatto ambientale dell'impianto di depurazione presso la comunità locale

i) Migliore trasferimento ossigeno

Il trasferimento ossigeno in un sistema MBR à ̈ maggiore rispetto ai sistemi tradizionali perché la biomassa nel bioreattore à ̈ più dispersa e l'ossigeno si trasferisce rapidamente e profondamente data la natura micronizzata del fiocco .

Tornando, al passaggio di compostaggio aerobico 104 precedentemente citato, questo comprende il trattamento di almeno uno tra la fase solida della matrice ottenuta nel passaggio di pretrattamento ed il biodigestato esausto in uscita dal passaggio di digestione aerobica.

Opportunamente, à ̈ previsto un passaggio di miscelazione 106 del biodigestato esausto in uscita dal passaggio di digestione aerobica con strutturante ligno-cellulosico per il raggiungimento di un rapporto carbonio -azoto ottimale ai fini della sua stabilizzazione e trasformazione in compost di qualità, detto passaggio di miscelazione essendo effettuato prima di detto passaggio di compostaggio aerobico.

Il Compost può essere impiegato direttamente per la formazione dei substrati colturali serricoli (miscugli) e per ammendare i terreni all 'aperto.

Il materiale solido in uscita dal passaggio di pretrattamento 101 può essere compostato con tempi di lavorazione ridotti e recuperando il valore aggiunto della produzione di ammendante di qualità .

In tale passaggio di pretrattamento 101 si esercita una pressione graduale e costante su tutta la FORSU pretrattata, per cui la fase solida alla fine del processo possiede un uniforme grado di umidità e le condizioni ottimali in termini di struttura e porosità per la successiva fase di compostaggio .

Analogamente, si eliminano le cause di produzione di sostanze maleodoranti e si ottimizza la qualità del compost prodotto.

In alternativa al compostaggio, qualora si voglia favorire la produzione di energia da biomassa, si può utilizzare la fase solida in un passaggio di gassificazione 107, che può riguardare anche o solo il biodigestato esausto in uscita dal passaggio di digestione aerobica, così da ottenere gas di sintesi (SYNGAS) o combustibile per l'alimentazione almeno di un cogeneratore e/o simile unitamente al biogas ottenuto nel passaggio di digestione aerobica.

In tal caso, il calore prodotto dai cogeneratori può essere utilizzato per essiccare tale fase solida, in modo da poter aumentare il PCI e ridurre le volumetrie del gassificatore .

Un'eventuale essiccazione ed una successiva compattazione del materiale, per ottenere pellets o panetti, potrebbe consentire di utilizzarlo come combustibile solido per eventuali forni.

Si à ̈ in pratica constatato come il procedimento di produzione di biogas e di gas di sintesi, secondo il trovato, assolva pienamente il compito e gli scopi prefissati in quanto l'integrazione dei passaggio di compostaggio e del passaggio di gassificazione apporta notevoli vantaggi, tra cui:

- si migliora il processo di trasformazione anaerobica delle matrici pretrattate in ingresso al biodigestore evitando di trattare anaerobicamente frazioni residue organiche che invece sono più adatte alla decomposizione aerobica (compostaggio) in miscela col biodigestato;

- si possono controllare meglio e con costi minori i problemi olfattivi: le fasi maggiormente odorigene sono gestite in reattore chiuso e le "arie esauste" sono rappresentate dal biogas utile per la cogenerazione di energia elettrica e termica da utilizzare anche per il funzionamento delle serre fotovoltaiche. Il digestato à ̈ già un materiale semi -stabilizzato e, quindi , il controllo degli impatti olfattivi durante il postcompostaggio aerobico risulta più agevole.

Il procedimento di produzione di biogas e di gas di sintesi, così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito delle allegate rivendicazioni.

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento (100) di produzione di biogas e di gas di sintesi caratterizzato dal fatto di comprendere i seguenti passaggi: - il pretrattamento (101) di una matrice a base di biomasse per la separazione della fase liquida di detta matrice dalla sua fase solida, - la digestione anaerobica (102) di detta fase liquida ottenuta da detto pretrattamento per l'ottenimento di biogas per l'alimentazione almeno di un cogeneratore e/o simile.
2. 2. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta matrice comprende almeno una tra la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura e/o silviculture, sostanze vegetali e/o animali, dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani.
3. 3. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta matrice à ̈ costituita da FORSU.
4. 4. Procedimento (100) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto passaggio di pretrattamento (101) comprende la triturazione di detta matrice attraverso trituratori a martelli e/o a coltelli, trinciatore ed insilatori in maniera tale da estrarre l'umidità e le sostanze organiche volatili presenti in detta matrice, trattenendole in detta fase liquida ed ottenere una fase solida spezzettata, sfibrata e facilmente attaccabile dai batteri del carbonio volatile.
5. 5. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta fase liquida à ̈ compresa tra il 40% ed il 60% in peso rispetto al peso di detta matrice iniziale .
6. 6. Procedimento (100) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un passaggio di compostaggio (104) aerobico di almeno uno tra detta fase solida di detta matrice ottenuta in detto passaggio di pretrattamento (101) ed il biodigestato esausto in uscita da detto passaggio di digestione aerobica (102).
7. 7. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di comprendere un passaggio di miscelazione (106) del biodigestato esausto in uscita da detto passaggio di digestione aerobica (102) con strutturante ligno -cellulosico per il raggiungimento di un rapporto carbonio -azoto ottimale ai fini della sua stabilizzazione e trasformazione in compost di qualità, detto passaggio di miscelazione (106) essendo effettuato prima di detto passaggio di compostaggio aerobico (104).
8. 8. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto di comprendere un passaggio di disidratazione (103) di almeno uno tra detta fase solida di detta matrice ottenuta in detto passaggio di pretrattamento (101) ed il biodigestato esausto in uscita da detto passaggio di digestione aerobica (102), detto passaggio di disidratazione (103) essendo effettuato prima di detto passaggio di compostaggio aerobico (104) e l'acqua estratta in detto passaggio di disidratazione (103) essendo impiegata almeno in uno tra un purificatore di acqua per l'ottenimento di acqua chiarificata, in detto passaggio di compostaggio aerobico (104) di compost di alta qualità e/o in un digestore anaerobico per l'incremento della produzione di biogas in detto passaggio di digestione aerobica (102).
9. 9. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto di comprendere un passaggio di depurazione biologica (105) a cicli alternativi dell'acqua estratta in detto passaggio di disidratazione e destinata in detto digestore anaerobico.
10. 10. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto passaggio di depurazione biologica (105) a cicli alternativi à ̈ realizzato in un reattore biologico atto alla rimozione biologica del carbonio e dell'azoto tramite una successione di fasi aerobiche, per l'ossidazione del carbonio e la nitrificazione dell'azoto, ed anossiche, per la denitrificazione che vengono realizzate tramite una successione temporale in un unico bacino per il trattamento del percolato.
11. 11. Procedimento (100) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che in detto reattore biologico à ̈ del tipo a membrana MBR .
12. 12. Procedimento (100) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un passaggio di gassificazione (107) di almeno uno tra detta fase solida di detta matrice ottenuta in detto passaggio di pretrattamento ed il biodigestato esausto in uscita da detto passaggio di digestione aerobica (102) in gas di sintesi o combustibile per l'alimentazione almeno di un cogeneratore e/o simile unitamente a detto biogas ottenuto in detto passaggio di digestione aerobica (102).