ITMI20120516A1 - Apparato per la produzione di biogas e relativo metodo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “Apparato per la produzione di biogas e relativo metodo“

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un apparato per la produzione di biogas e relativo metodo.

In particolare, l’invenzione concerne un apparato comprende per la produzione di biogas attraverso un reattore anaerobico a camere separate

Sono noti vari dispositivi utilizzati per la digestione anaerobica e riportati in letteratura quali, ad esempio, il sistema denominato CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor), o il sistema UASB, (Upflow anaerobic sludge blanket) (Morgan-Sagastume et al. 1997) oppure il sistema TIS (Tank-in-series), descritto nei documenti US2011/0200954 e IT1380337. In particolare, il sistema TIS comprende una pluralità di piccoli serbatoi in comunicazione idraulica tra loro, senza però la realizzazione di aperture superiori ed inferiori per il passaggio della biomasse attraverso tali piccoli serbatoi.

Sono inoltre noti reattori “Anaerobic Baffled Reactor†(ABR), che comprendono una serie di camere separate tra loro da opportuni deflettori verticali consecutivi (conosciuti anche col termine inglese di “baffles†), dotati di passaggi superiori ed inferiori in modo tale da permettere il passaggio dell’influente, ovvero del materiale organico o biomassa introdotta nel reattore, superiormente ed inferiormente rispetto ai deflettori stessi.

L’articolo “The use of the anaerobic baffled reactor (ABR) for wastewater treatment: a review†, pubblicato nel 1999 in Water Research, Vol. 33, No. 7, pp 1559-1578, ELSEVIER, insegna che all’interno di ciascuna delle camere del reattore ABR, a mano a mano che il materiale organico transita da una camera all’altra, avvengono svariati processi mediati dalla presenza di batteri preposti a svolgere attività di trasformazione del materiale organico stesso. Il materiale organico attraversa quattro fasi di trasformazione: la fase di idrolisi, in cui le molecole organiche subiscono scissione in composti più semplici quali, monosaccaridi ed amminoacidi; la fase di acidogenesi, in cui avviene l’ulteriore scissione in molecole ancora più semplici, come gli acidi grassi volatili (ad esempio acido acetico, propionico, butirrico e valerico), con produzione di ammoniaca, anidride carbonica e acido solfidrico quali sottoprodotti; la fase di acetogenesi, durante la quale le molecole semplici prodotte nel precedente stadio sono ulteriormente digerite producendo biossido di carbonio, idrogeno e principalmente acido acetico; ed, infine, la fase di metanogenesi, con la produzione di metano, biossido di carbonio e acqua.

Nei reattori ABR noti il metano à ̈ uno dei vari prodotti del trattamento e viene prodotto in quantità troppo ridotte per un suo sfruttamento economico.

Inoltre, i reattori ABR noti non sono privi di inconvenienti.

Gli svantaggi più ricorrenti di cui si ha nozione dalla letteratura relativamente all’impiego di reattori ABR sono la bassa velocità di risalita dei liquidi e dei gas, che implica la necessità di costruire reattori non troppo profondi, una scarsa omogeneizzazione dell’influente all’interno dei vari comparti, frequenti proliferazioni incontrollate della flora batterica, in zone del reattore con riduzione o mutazione improvvisa della flora batterica in altre zone del reattore. Ciò riduce notevolmente l’efficienza complessiva dell’apparato per la produzione di biogas e in alcuni casi provoca un'eccessiva formazione di schiuma, che può portare al blocco della produzione del biogas all’interno del reattore o notevoli problemi di ordine idraulico.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un apparato ed un metodo in grado di risolvere i problemi di arte nota sopra descritti e che possano portare ad una produzione di biogas efficace, affidabile ed in quantità tale da essere sfruttabile commercialmente .

Ancora, scopo della presente invenzione, Ã ̈ di realizzare un apparato per la produzione di biogas che sia strutturalmente semplice e che possa essere realizzato a partire anche dai reattori anaerobici ABR noti.

Ulteriore scopo dell'invenzione à ̈ quello di realizzare un apparato per la produzione di biogas mediante digestione anaerobica di materiale organico, che sia utilizzabile con i più diversi tipi di materiale organico o loro miscele .

Questi ed altri scopi sono raggiunti dall'invenzione, che concerne un apparato per la produzione di biogas mediante la digestione anaerobica di materiale organico, comprendente almeno un reattore anaerobico dotato di una sezione di caricamento per detto materiale organico e di una pluralità di camere di reazione, disposte in linea e collegate tra loro mediante passaggi, alternati, inferiori e superiori, per il deflusso di detto materiale organico attraverso ciascuna di dette camere di detta pluralità di camere di reazione, e mezzi per convogliare all’esterno di detto almeno un reattore il biogas prodotto entro dette una o più camere di reazione, caratterizzato dal fatto che detto almeno un reattore comprende, altresì, mezzi per collegare tra loro una o più camere di reazione per il ricircolo del detto materiale organico tra le citate una o più camere di camere di reazione.

Si osservi che detti passaggi alternati sono, in maniera alternativa, anche del tipo superiore e inferiore, a seconda della tipologia dei materiali da introdurre.

Rispetto ai reattori di arte nota la presente invenzione si caratterizza per l’assenza di un comparto finale di sedimentazione dei solidi, in quanto il ricircolo dei solidi, mediante i succitati mezzi di ricircolo, avviene direttamente tra le camere delimitate dai deflettori. Tali mezzi di ricircolo permettono il rimescolamento ed il ricircolo dei fanghi dai comparti a valle verso i comparti a monte – rispetto alla direzione del flusso di influente - al fine di migliorare i risultati nei vari stadi biologici del processo di digestione anaerobica e aumentare la produttività di biogas, riducendo la produzione di fanghi in quanto più efficacemente e con maggior rese vengono consumati..

Si à ̈ infatti sorprendentemente constatato che un ricircolo concepito, invece, come uscita del liquido dal solo stadio finale, in coda all’impianto, può causare la perdita definitiva di solidi nel comparto finale e un aumento eccessivo della miscelazione nel comparto iniziale, cosa questa che può determinare una sostanziale distruzione delle microcomunità batteriche deputate all’espletamento delle diverse fasi di conversione metanigena della biomassa in ingresso. In definitiva, in presenza di rimescolamento non controllato, si può ritornare anche ad una condizione di digestione monofase con perdita della separazione tra acidogenici e metanigeni, con notevole riduzione dell’efficienza complessiva del reattore. L’invenzione proposta ovvia a questi problemi, in quanto il rimescolamento, nel reattore, ottenuto mediante i succitati mezzi di ricircolo avviene in maniera controllata in modo tale da ovviare ai problemi dei reattori di arte nota ed, ottenendo, al contempo, una elevata produzione di biogas ed un consistente risparmio energetico per l’assenza di organi meccanici in movimento

Tale soluzione, permette, dunque, mediante l’impiego di detti mezzi di ricircolo, di trasferire da una camera all’altra del reattore materiale organico non ancora completamente digerito e, dunque, di risottoporlo ai processi di digestione anaerobica svolti in camere distinte da quelli di prelievo. Ciò permette di ottenere un controllo ottimale delle fasi del processo di digestione anaerobica che avviene all’interno di ciascuna camera del reattore. In tal modo, à ̈ possibile mantenere sotto controllo la carica batterica presente in ciascuna camera di reazione ed evitare così qualsiasi problema che possa condurre ad un blocco dell’impianto, o ad una riduzione dell’efficienza del reattore, a causa del fatto, ad esempio, che la flora batterica aumenta in eccesso in una camera o diminuisce in eccesso in un’altra camera di reazione.

In particolare, va osservato che la direzione di ricircolo e di ridistribuzione del materiale organico tra dette una o più camere di detta pluralità di camere di reazione à ̈ opposta alla direzione percorsa dal materiale organico all’interno del detto reattore, quando defluisce in maniera forzata attraverso ciascuna di dette camere di detta pluralità di camere di reazione. In particolare, detti mezzi di ricircolo sono preferibilmente posti all’esterno del reattore. Secondo una forma particolare dell’invenzione, detti mezzi di ricircolo - come detto - posti esternamente a detto almeno un reattore, comprendono almeno una linea principale che collega fluidicamente tra loro dette una o più camere di reazione, almeno una o più linee di afflusso/efflusso per detto materiale organico collegate, ad una prima estremità, a detta almeno una linea principale ed, ad almeno una seconda estremità, ad almeno una camera di dette una o più camere di reazione, almeno una pompa di ricircolo per detto materiale organico operante entro detta almeno una linea principale e/o dette una o più linee di afflusso/efflusso, e mezzi valvolari per collegare a comando dette una o più camere di reazione a detta almeno una linea principale di collegamento fluidico. In particolare, detta almeno una seconda estremità di dette una o più linee di efflusso/afflusso à ̈ disposta in basso a, ovvero sul fondo di, dette una o più camere di detta pluralità di camere, per il prelievo dalla camera di reazione della componente più solida di detto materiale organico, ovvero la componente che necessita di essere reintrodotta in un’altra camera di reazione poiché non ancora completamente digerita, oppure per far affluire all’interno della camera di reazione materiale organico dal fondo di detta camera di reazione. In un'ulteriore forma realizzativa, vi à ̈ un'ulteriore seconda estremità, oltre a quella posta sul fondo, disposta però a livello del battente del detto materiale organico presente in dette una o più camere, per il prelievo della componete liquida di detto materiale organico, o della schiuma, o della crosta superficiale di detto materiale organico. In particolare, in questa forma realizzativa sono presenti dei mezzi per rompere la crosta che si forma sulla superficie del materiale organico in digestione, a causa del raffreddamento provocato dal gas prodotto e che attraversa il materiale organico. Tali mezzi per la rottura della crosta sono posti sul cielo o su una o più pareti laterali di una o più delle camere di reazione del reattore. In pratica, detti mezzi di rottura comprendono o una palettatura ruotabile attorno ad un asse verticale, nel caso tali mezzi siano disposti sul cielo di dette una o più camere, o una palettatura ruotabile attorno ad una asse orizzontale, nel caso in cui tali mezzi siano disposti su una o più pareti laterali di una o più delle camere di reazione del reattore. L’azionamento di detti mezzi di rottura della crosta à ̈ controllato da sensori o, alternativamente, da operatore. In accordo ad una ulteriore forma realizzativa, detti mezzi di rottura della crosta comprendono almeno un dispositivo di frantumazione ad effetto venturi, posto entro almeno una camera di reazione di dette una o più camere di reazione. In particolare, tale dispositivo di frantumazione comprende almeno un primo condotto immerso almeno in parte in detto materiale organico, ed almeno un secondo condotto avente una sezione per l’uscita di ulteriore materiale organico in pressione; detta sezione di uscita à ̈ disposta entro detto almeno un primo condotto, immersa in detto almeno un materiale organico contenuto in detta almeno una camera di reazione. Detto almeno un secondo condotto, come detto più sopra, trasporta in pressione materiale organico proveniente o dalla stessa camera in cui à ̈ posizionato detto dispositivo di frantumazione o dall’esterno di essa, in modo tale che tale materiale organico fuoriesca da detta sezione di uscita e, grazie alla depressione che si viene a creare in detto primo condotto, trascini con sé la crosta formatasi in superficie del materiale organico. Tali mezzi di rottura della crosta, sfruttando l'effetto venturi, provocano il rimescolamento di eventuale particolato galleggiante verso il fondo e inducono, contemporaneamente, la rottura della crosta superficiale. Ancora, sempre secondo un'ulteriore forma realizzativa dell’invenzione, detto apparato comprende almeno una vasca di pre-trattatamento di detto materiale organico ed almeno una linea per l’alimentazione controllata attraverso detta almeno una sezione di caricamento di detto almeno un reattore con detto materiale organico proveniente da detta almeno una vasca di pre-trattamento. In tal modo, il materiale organico viene caricato su richiesta all’interno del reattore a seconda delle necessità di produzione, costituendo così un vero e proprio serbatoio per detto reattore.

Secondo una forma particolare dell’invenzione, detta almeno una vasca di pre-trattamento à ̈ dotata di mezzi di agitazione per detto materiale organico in essa caricato. In pratica, tale materiale organico può rimanere in detta vasca per parecchie ore, anche oltre le ventiquattro ore, durante le quali à ̈ sottoposto almeno al processo di idrolisi, facilitando così i successivi processi biologici e chimici che poi avvengono all’interno del reattore. L’agitazione nel reattore à ̈ vantaggiosamente in grado di favorire l’instaurarsi di tali processi biologici e chimici poiché rimescola continuamente il materiale organico ed opera anche una parziale triturazione e macerazione del materiale organico stesso.

Secondo un'ulteriore forma realizzativa del trovato, detta almeno una linea di alimentazione comprende almeno una pompa ed almeno una valvola di apertura/chiusura per permettere/impedire il passaggio di detto materiale organico da detta almeno una vasca di pre-trattamento a detto almeno un reattore. Ulteriormente, detta linea di alimentazione comprende, altresì, almeno una linea di derivazione ausiliare per reintrodurre all’interno di detta vasca di pretrattamento il materiale organico. In questo modo, oltre all’agitazione del materiale à ̈ possibile anche produrre un rimescolamento del materiale organico contenuto all’interno della detta almeno una vasca di pre-trattamento. Nello specifico detta pompa presente lungo detta linea di alimentazione à ̈ del tipo trituratrice, in grado, dunque, di omogeneizzare e sminuzzare biomasse vegetali ad elevata densità e a pezzatura granulometria grossolana e disomogenea

Ancora, secondo una ulteriore forma realizzativa del trovato, detti mezzi di ricircolo controllato comprendo, altresì, almeno una prima linea di collegamento per il trasferimento di almeno parte del detto materiale organico contenuto in una o più di dette camere di reazione, o in detta almeno una linea principale, a detta almeno una vasca di pre-trattamento. Ciò risulta essere estremamente vantaggioso poiché in questo modo à ̈ possibile controllare non solo i processi entro ciascuna camera del reattore, ma anche ciò che avviene all’interno della vasca di pre-trattamento.

In pratica, detta vasca di pre-trattamento, che à ̈ separata rispetto al reattore, ha il compito di avviare i processi di macerazione e di idrolisi della biomassa destinata alla digestione anaerobica. La diluizione della biomassa à ̈ effettuata parzialmente, o totalmente, con le acque di scarico del reattore, al fine di recuperare sia calore che flora batterica attiva. Il rapporto di riciclo delle acque di scarico nella vasca di pre-trattamento per la diluizione viene stabilito attraverso un opportuno sistema di controllo, per evitare l'accumulo di sottoprodotti biotossici, come ad esempio l'ammonio, che vengono monitorati in continuo.

Ulteriormente, detti mezzi di ricircolo controllato comprendono, altresì, almeno una seconda linea di collegamento per il trasferimento di almeno parte del materiale organico contenuto in una o più di dette camere di reazione, o in detta almeno una linea principale, alla laguna per lo smaltimento del materiale esausto, o altra destinazione quale, ad esempio, allo stoccaggio finale.

Ancora, detti mezzi di ricircolo comprendono, altresì, una o più linee di evacuazione del materiale organico, o di schiume, o di altro materiale simile, al raggiungimento di un determinato livello entro una o più camere di detta pluralità di camere. In pratica, ciascuna di dette una o più linee di evacuazione collega almeno una camera di reazione a detta almeno una linea principale.

Secondo l’invenzione, i mezzi di ricircolo comprendono almeno una unità per il controllo delle portate di parte del materiale organico fatto ricircolare tra dette una o più camere di reazione, o trasferito da dette una o più camere di reazione, o detta almeno una linea principale, a detta almeno una vasca di pre-trattamento, o a detta laguna, in funzione delle informazioni provenienti da uno o più sensori di temperatura e/o pH o portata del biogas o densità del materiale organico o simili. Tali sensori permettono effettivamente di controllare il flusso del materiale organico trasferito tra una camera e l’altra o tra il reattore e la vasca di pre-trattamento, o tra il reattore e la laguna, o lo stoccaggio. Ciò permette non solo di migliorare il funzionamento del reattore, ma anche il funzionamento della vasca di pretrattamento ed aumentare così l’efficienza dell’apparato e l’entità di produzione del biogas. Detta unità di controllo, come sopra detto, prevede mezzi per la misurazione della densità della biomassa che comprendono una girante dotata di palette, della quale viene monitorato il consumo di corrente. Un aumento o una diminuzione del consumo di corrente della girante, a velocità costante di quest’ultima, permette di determinare in maniera estremamente semplice, sebbene indiretta, un aumento o una diminuzione della densità della biomassa presente nel reattore. Si osservi che tali mezzi per la misurazione della densità sono impiegabili anche indipendentemente dall’apparato per la produzione di biogas oggetto della presente invenzione.

Detto almeno un reattore comprende inoltre mezzi per riscaldare in maniera controllata dette una o più delle camere di reazione. In pratica, per agevolare i processi di digestione della biomassa introdotta all’interno del reattore, à ̈ opportuno portare le camere a temperature adeguatamente controllate.

In particolare, i mezzi di riscaldamento delle camere comprendono elementi riscaldanti a pavimento del tipo comprendenti uno o più tubi percorsi da un liquido riscaldante.

Secondo una forma alternativa tali mezzi di riscaldamento sono esterni al reattore dell’apparato.

Ancora, in accordo ad una ulteriore forma realizzativa del trovato, detti mezzi di riscaldamento comprendono elementi riscaldanti realizzati all’interno di detti uno o più deflettori che separano tra loro dette camere di reazione. Preferibilmente, tali elementi riscaldanti sono realizzati nei deflettori dotati di aperture superiori. In particolare, ciascun deflettore à ̈ vuoto internamente ed à ̈ attraversato da detto liquido riscaldante. Inoltre, ciascun deflettore à ̈ suddiviso mediante uno o più setti per realizzare un percorso a serpentina entro il deflettore stesso. Tali mezzi di riscaldamento, ulteriormente, comprendono almeno una linea di mandata del fluido riscaldante che raggiunge detta almeno una parete ed almeno una linea di ritorno per detto fluido riscaldante che fuoriesce da detta almeno un deflettore. Tale soluzione permette di irradiare il calore in maniera uniforme all’interno di una più camere delle camere del reattore. Inoltre, a differenza dei riscaldamenti a pavimento, in cui à ̈ necessario provvedere periodicamente ad effettuare la manutenzione degli elementi riscaldanti a causa del fatto che questi ultimi vengono rivestiti da materiale organico indurito che riduce notevolmente la potenza termica irradiata, gli elemento riscaldanti realizzati direttamente nei deflettori non necessitano di manutenzione e permettono di sviluppare un notevole potere termico in maniera uniformemente distribuita lungo l’intera altezza della camera di reazione su cui agiscono.

Va osservato che, in una forma realizzativa particolare, detto reattore à ̈ dotato dei succitati mezzi di riscaldamento, ma privo dei succitati mezzi di ricircolo per detto materiale organico. In questo caso, dunque, si ha una forma realizzativa in cui detto apparato per la produzione di biogas mediante la digestione anaerobica di materiale organico, comprende almeno un reattore anaerobico dotato di una sezione di caricamento per detto materiale organico e di una pluralità di camere di reazione disposte in linea e collegate tra loro mediante deflettori dotati di passaggi, alternati, inferiori e superiori, per il deflusso forzato di detto materiale organico attraverso ciascuna di dette camere di detta pluralità di camere di reazione, e mezzi per convogliare all’esterno di detto almeno un reattore il biogas prodotto entro dette una o più camere di reazione; detto apparato à ̈ caratterizzato dal fatto che detto almeno un reattore comprende detti mezzi di riscaldamento per dette una o più camere. In una forma realizzativa di questo genere i mezzi per il ricircolo controllato del detto materiale organico tra una o più camere di detta pluralità di camere di reazione non sono presenti o lo sono in maniera subordinata alla presenza dei succitati mezzi di riscaldamento per detto almeno un reattore.

Ancora, sempre secondo una ulteriore forma realizzativa dell’invenzione, detto reattore comprende, inoltre, mezzi per variare il volume di una o più camere di detto almeno un reattore e/o il volume di detto almeno un reattore. In tal modo à ̈ possibile aumentare o diminuire la quantità di biomassa caricabile all’interno o di una o più camere di detto reattore e/o di detto almeno un reattore, anche in funzione del tipo di materiale organico da impiegare per la produzione del biogas o della richiesta di energia da produrre.

Secondo una forma realizzativa dell’invenzione, detti uno o più deflettori di dette camere di reazione sono vincolati in maniera traslabile al detto reattore in modo tale da variare il volume di dette una o più camere di reazione.

In una ulteriore forma realizzativa del trovato, detti uno o più deflettori sono vincolati in maniera ruotabile a detto almeno un reattore in modo tale da variare il volume di dette una o più camere di reazione. In particolare, la rotazione del deflettore attorno, ad esempio, ad un perno, ha due effetti. In primo luogo, varia il volume delle due camere che sono separate da detto deflettore e, in secondo luogo, varia la geometria delle camere e, dunque, il percorso seguito dalla biomassa entro il reattore con la conseguenza di modificare anche le perdite di carico a cui à ̈ soggetta la biomassa durante l’attraversamento del reattore. Infatti, una volta che viene ruotato il deflettore, il flusso del materiale organico all’interno di quella specifica camera può essere rallentano o accelerato, aumentando o diminuendo così il tempo di passaggio della biomassa in quello specifico comparto biologico o -più in generale - nel reattore.

Inoltre, secondo una specifica forma realizzativa del trovato, detti mezzi di variazione del volume di detto reattore comprendono una parete vincolata separabile al reattore stesso. Tale parete, preferibilmente quella disposta in posizione opposta a quella in cui à ̈ compresa la sezione di caricamento per detto reattore, à ̈ separabile dal reattore per dar modo di collegare al reattore ulteriori camere di reazione così da ampliare il volume del reattore stesso ed aumentare la potenza erogabile dell’apparato stesso.

Si osservi che, in una forma realizzativa particolare, detto almeno un reattore à ̈ dotato di detti mezzi di variazione del volume di dette una o più camere di reazione e/o di detto almeno un reattore, ma à ̈ privo dei detti mezzi di ricircolo per detto materiale organico. In questo caso, dunque, si ha una forma realizzativa in cui detto apparato per la produzione di biogas mediante la digestione anaerobica di materiale organico, comprende almeno un reattore anaerobico dotato di una sezione di caricamento per detto materiale organico e di una pluralità di camere di reazione disposte in linea e collegate tra loro mediante deflettori dotati di passaggi, alternati, inferiori e superiori, per il deflusso forzato di detto materiale organico attraverso ciascuna di dette camere di detta pluralità di camere di reazione, e mezzi per convogliare all’esterno di detto almeno un reattore il biogas prodotto entro dette una o più camere di reazione; detto apparato à ̈ caratterizzato dal fatto che detto almeno un reattore comprende mezzi per variare il volume di dette una o più camere e/o di detto almeno un reattore. In una forma realizzativa di questo genere i mezzi per il ricircolo controllato del detto materiale organico tra una o più camere di detta pluralità di camere di reazione non sono presenti, o lo sono in maniera subordinata alla presenza dei succitati mezzi di variazione del volume.

Infine, detto almeno un reattore e/o detta almeno una vasca di pretrattamento sono realizzati e dimensionati in modo tale che siano trasportabili; preferibilmente, le dimensioni del reattore e/o della vasca di pre-trattamento sono compatibili con quelle dei container trasportabili via mare o via terra.

Secondo l’invenzione viene anche fornito un metodo per la produzione di biogas mediante un apparato di produzione secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 13, che comprende le fase di: a) caricare detto almeno un reattore con detto materiale organico; b) effettuare l’attraversamento di detta pluralità di camere di reazione da parte di detto materiale organico; caratterizzato dal fatto che, contemporaneamente alla detta fase b), il metodo comprende, altresì, la fase c) di ricircolare detto materiale organico contenuto in detto almeno un reattore tra dette una o più camere di detta pluralità di camere di reazione. Ulteriormente, precedentemente alla detta fase a), à ̈ compresa la fase d) di riempire detta almeno una vasca di pre-trattamento con detto materiale organico e la fase e) di alimentare in maniera controllata mediante almeno una linea di l’alimentazione detto almeno un reattore con detto materiale organico proveniente da detta almeno una vasca di pre-trattamento. Ancora, detto metodo comprende l’ulteriore fase f) di trasferire almeno parte del materiale organico contenuto in dette una o più camere di reazione, o in detta almeno una linea principale, a detta almeno una vasca di pre-trattamento, o a detta laguna o allo stoccaggio.

Infine, detta fase c) e/o f) comprende l’ulteriore fase g) di regolare la portata di detto materiale organico fatto ricircolare tra dette una o più camere di reazione di detta pluralità di camere di reazione, o trasferito da dette una o più camere di reazione, o detta almeno una linea principale, a detta almeno una vasca di pre-trattamento, o a detta laguna, in funzione delle informazioni provenienti da uno o più sensori di temperatura e/o pH o portata del biogas o densità del materiale organico contenuto.

Ancora, detta fase b) comprende l’ulteriore fase g) di riscaldare in maniera controllata dette una o più camere di detta pluralità di camere di reazione.

Infine, il metodo comprende l’ulteriore fase h) di variare il volume di dette una o più camere di detta pluralità di camere di reazione e/o di variare il volume di detto almeno un reattore.

In una forma realizzativa particolare, detto metodo per la produzione di biogas mediante un apparato di produzione secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 13, comprende le fase di: a) caricare detto almeno un reattore con detto materiale organico; b) forzare l’attraversamento di detta pluralità di camere di reazione da parte di detto materiale organico; caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase h) di variare il volume di dette una o più camere di detta pluralità di camere di reazione e/o di detto almeno un reattore. Questi ed altri aspetti della presente invenzione saranno più evidenti all’esperto del ramo dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle figure allegate, in cui:

la figura 1 Ã ̈ una vista schematica di un reattore ABR secondo tecnica nota;;

la figura 2 à ̈ una vista schematica del circuito idraulico dell’apparato per la produzione di biogas secondo una prima forma realizzativa dell’invenzione;

la figura 3 à ̈ una vista schematica del circuito idraulico dell’apparato per la produzione di biogas in accordo ad una secondo forma realizzativa dell’invenzione;

la figura 4 à ̈ una vista in prospettiva dell’apparato per la produzione di biogas di figura 3;

la figura 5 à ̈ una vista frontale della vasca di pre-trattamento secondo l’invenzione;

la figura 6 à ̈ una vista laterale di una parete del reattore in cui à ̈ prevista l’esistenza di un elemento riscaldante;

la figura 7a à ̈ una vista laterale di un deflettore traslabile secondo l’invenzione;

la figura 7b à ̈ una vista laterale di un deflettore ruotabile secondo l’invenzione;

la figura 8 Ã ̈ una vista schematica di un reattore dotato di mezzi per variare il volume del reattore;

la figura 9 Ã ̈ una vista schematica di una particolare forma realizzativa dei mezzi di rottura della crosta superficiale.

In figura 1 à ̈ mostrato un reattore anaerobico del tipo ABR noto. Tale reattore 200, come sopra anticipato, à ̈ costituito da camere di reazione 201a, 201b, 202a, 202b, 203a, 203b, 204a, 204b, 205a e 205b disposte tra loro in serie e separate, come detto più sopra, da deflettori 205 dotati di passaggi superiori ed inferiori. Si osservi che, secondo tecnica nota, due camere di reazione consecutive, delimitate da due passaggi superiori, o anche detti a stramazzo, costituiscono un comparto biologico in cui avviene prevalentemente una fase del processo biologico di trasformazione della biomasse introdotta nel reattore stesso. Le camere 201a e 201b rappresentano il primo comparto biologico mentre le camere 205a e 205b costituiscono l’ultimo comparto biologico. Il numero dei comparti biologici può variare a seconda del tipo di biomassa da sottoporre a digestione anaerobica e a seconda delle caratteristiche fluidodinamiche che si vogliono imporre alla biomassa stessa. I passaggi, inferiori e superiori, indipendentemente dalla loro successione, imprimono all’effluente una traiettoria sostanzialmente sinusoidale, ovvero un flusso che à ̈ indirizzato dal basso verso l’alto e viceversa. Tale reattore à ̈, altresì, dotato di una sezione di alimentazione 207 attraverso cui avviene il carico continuo della biomassa, e di una linea dedicata gas atta a raccogliere e convogliare verso opportuni sistemi di sfruttamento energetico il biogas prodotto a seguito dei processi biologici e chimici che si sviluppano all’interno del reattore. Il materiale organico sottoposto a digestione può essere liquame zootecnico (bovino, suino, pollina), scarti dell’industria agro-alimentare, colture energetiche dedicate, scarti organici di origine domestica o una miscela dei suddetti.

Con riferimento in generale alle figure allegate, l’apparato 1 per la produzione di biogas mediante la digestione anaerobica di materiale organico M, secondo una prima forma realizzativa dell’invenzione mostrata in figura 2, comprende un reattore anaerobico 2 dotato di una sezione di caricamento 3 per detto materiale organico M e di otto camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b disposte in linea e collegate tra loro mediante deflettori 79 dotati di passaggi, alternati, inferiori 80 e superiori 81, per permettere il deflusso forzato di detto materiale organico M dalla detta sezione di caricamento 3 fino a raggiungere l’ultima camera 7b, opposta alla camera 4a in cui à ̈ presente detta sezione di caricamento 3, attraversando in linea ciascuna di dette camere 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a. Si osservi che ciascuna camera di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b à ̈ separata da quella adiacente mediante deflettori 79 dotati di passaggi, alternati, inferiori 80 e superiori 81, in particolare quattro passaggi inferiori 80 e tre passaggi superiori 81, o a stramazzo, in modo tale da far defluire il materiale organico M all’interno del reattore 2 percorrendo un percorso sostanzialmente sinusoidale, o a serpentina. Tale soluzione appartiene, in ogni caso, alla tecnica nota ed à ̈ comune ai reattori di tipo ABR più sopra descritti e mostrati genericamente in figura 1. Si osservi che, sempre secondo arte nota, il deflettore 79 disposto nel reattore 2 in modo tale da ospitare detto passaggio inferiore 80 presenta un elemento terminale inclinato rispetto alla parete verticale, ad esempio con un angolazione ottusa superiore a 90 °, in modo tale che possa assumere una forma sostanzialmente ad “L†. Tale forma à ̈ vantaggiosamente impiegata per migliorare il deflusso della biomassa M attraverso il passaggio inferiore 80 tra due camere di reazione adiacenti.

Ulteriormente, detto reattore 2 à ̈ dotato di mezzi 29 per convogliare all’esterno di detto almeno un reattore il biogas prodotto entro dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b. Tali mezzi di convogliamento 29 comprendono un condotto 30 posto al di sopra del cielo del reattore 2 ed un ventilatore di aspirazione (non mostrato) che aspira detto biogas prelevandolo dal reattore anaerobico 2. Inoltre, tali mezzi di convogliamento 29 comprendono almeno quattro linee 31 di estrazione del biogas da quattro diverse camere 4b, 5b, 6b, 7b del reattore 2. Ciascuna linea di estrazione 31 à ̈ dotata di opportune saracinesche 32 la cui chiusura/apertura può essere controllata in base alle esigenze di produzione. Ad esempio, nel caso in cui il biogas prodotto fosse eccessivamente ricco di anidride carbonica, potrebbero essere chiuse le due saracinesche 32 corrispondenti alle linee di estrazione collegate alle camere 4b e 5b e lasciate aperte le ulteriori due saracinesche collegate alle camere 6b e 7b. Si osservi che, in ogni caso, il numero di dette linee di estrazione così come quello delle saracinesche può anche essere diverso rispetto a quello fornito nella forma realizzativa qui descritta senza per questo uscire dall’ambito di tutela della presente invenzione.

Vantaggiosamente, detto reattore anaerobico 2 comprende, altresì, mezzi 9 per il ricircolo controllato del materiale organico M contenuto in detto reattore 2 tra ciascuna delle camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b che compongono il reattore. Si osservi che, sebbene qui e nel seguito si descriverà un reattore 2 i cui mezzi di ricircolo 9 permettono di far ricircolare il materiale organico tra tutte le camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b di cui à ̈ composto il reattore 2, tuttavia una forma realizzativa in cui il ricircolo avvenga, ad esempio, solo tra due o tre o più camere del reattore 2 rientra ancora nell’ambito di tutela di detta privativa. Ulteriormente, va menzionato che un reattore 2 che comprenda un numero diverso dalle otto camere di reazione qui menzionate in questa forma realizzativa rientra ancora nell’ambito di tutela della presente invenzione.

Secondo la forma realizzativa qui descritta, detti mezzi di ricircolo 9 comprendono, esternamente a detto reattore 2, una linea principale 10, che collega fluidicamente tra loro le dette otto camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, una linee di afflusso/efflusso 90 per ciascuna camera di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, ed, inoltre, una pompa di ricircolo 11 per detto materiale organico M, posta entro detta linea principale 10, specificatamente a monte della camera 4a che presenta la detta sezione di caricamento 3 per detto materiale organico M. Si osservi che ciascuna linea di efflusso/afflusso 90 à ̈ collegata, ad una estremità 90a, a detta linea principale 10 ed, all’altra estremità 90b, ad una camera di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b di detta pluralità di camere di reazione che compongono detto reattore 2. Inoltre, detti mezzi di ricircolo 9 comprendono anche mezzi valvolari 12 per collegare a comando dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, a detta linea principale 10 di collegamento fluidico. Detti mezzi valvolari 12, che nella fattispecie sono delle elettrovalvola, sono disposti sulle dette linee di efflusso/afflusso 90 ed operano in modo tale da consentire, o meno, il flusso di materiale organico attraverso dette linee di efflusso/afflusso 90. In pratica, secondo la forma realizzativa qui descritta, operando in modo da aprire, o chiudere, le elettrovalvole 12 su specifico comando dell’operatore, o su comando pre-impostato, ed azionando opportunamente la succitata pompa di ricircolo 11, à ̈ possibile ottenere il ricircolo del materiale organico M con un flusso che va dalla camera posta più lontana rispetto alla pompa di ricircolo 11, ad esempio la camera 6b, ad una camera posta più vicino alla pompa di ricircolo 11, ad esempio la camera di reazione 5b. Ciò à ̈ dovuto allo specifico posizionamento della pompa di ricircolo 11 rispetto alla linea principale 10 ed alle camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b del reattore 2. In pratica, grazie alla configurazione più sopra descritta e raffigurata nello schema idraulico di figura 2, una volta che le elettrovalvole 12 vengono aperte, permettendo così il passaggio del materiale organico lungo la rispettiva linea di afflusso/efflusso 90 su cui sono poste, il materiale organico si sposterà sempre da una camera di reazione all’altra in una direzione tale che il flusso sia diretto dalla camera più distante alla pompa a quella più vicina alla pompa (si vedano a tale proposito le frecce in corrispondenza della linea principale 10). In termini generali, la direzione della portata di materiale organico M fatta ricircolare tra le camere di reazione à ̈ opposta alla direzione di avanzamento del materiale organico M entro il reattore 2. Tale direzione di avanzamento del materiale organico, nella forma realizzativa qui illustrata va dalla camera 4a alla camera 7b, pertanto la direzione di ricircolo va dalla camera 7b alla camera 4a.

Ovviamente, rientrano nell’ambito di tutela della presente invenzione anche schemi idraulici differenti in cui il flusso del materiale organico fatto ricircolare tra dette una o più camere di reazione può seguire entrambi i sensi, sfruttando, ad esempio, più pompe di ricircolo o altre circuiti idraulici qui non descritti.

Nella forma realizzativa qui descritta, dette linee di efflusso/afflusso 90 sono disposte in modo tale che l’estremità 90b collegata a dette camere 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, sia posta sul fondo di dette camere 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b. In questo modo, ogni volta che viene operato il ricircolo controllato del materiale organico tra una camera e l’altra, nella camera di efflusso viene prelevata la componente più solida di detto materiale organico, ovvero la componente che necessita di essere reintrodotta in un’altra camera di reazione poiché non ancora completamente digerita durante il processo anaerobico. In una forma realizzativa qui non mostrata, le estremità 90b delle linee di afflusso/efflusso 90 sono anche disposte in alto a dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, ad una altezza che corrisponde al livello massimo di battente a cui si vuole che arrivi il materiale organico quando presente nel reattore 2, per il prelievo della componente più liquida di detto materiale organico, o della schiuma o della crosta che si potrebbe formare sulla superficie del materiale organico. In particolare, in questa forma realizzativa sono presenti dei mezzi 600 per rompere la crosta 606 che si forma sulla superficie del materiale organico in digestione a causa del raffreddamento provocato dal passaggio del gas prodotto durante la digestione anaerobica. Tali mezzi per la rottura della crosta sono posti sul cielo della camere di reazione 4a del reattore 2. Tali mezzi di rottura comprendo una palettatura ad asse verticale (non mostrata) che viene messa in movimento in maniera controllata.

In alternativa, detti mezzi di rottura della crosta 600 sono posti sulla parete della camera di reazione 4a del reattore 2. Tali mezzi di rottura della crosta 600 comprendono una palettatura ad asse orizzontale (non mostrata) che viene messa in movimento in maniera controllata. In accordo ad una ulteriore forma realizzativa mostrata in figura 9, detti mezzi di rottura 600 della crosta 606 comprendono un dispositivo di frantumazione ad effetto venturi 601, posto entro la camera di reazione 4a di detto reattore 2. In particolare, tale dispositivo di frantumazione 601 comprende un primo condotto 602, immerso in parte in detto materiale organico M, ed un secondo condotto 603, ricurvo, avente una sezione 604 per l’uscita di ulteriore materiale organico in pressione. Tale sezione di uscita 604 à ̈ disposta entro detto primo condotto 602, immersa in detto materiale organico M contenuto in detta camera di reazione 4a. Detto secondo condotto 603, come detto sopra, trasporta in pressione, grazie ad esempio all’utilizzo della pompa 605, del materiale organico M proveniente dall’esterno della camera di reazione 4a, in modo tale che tale materiale organico M fuoriesca da detta sezione di uscita 604 e, grazie alla depressione che si viene a creare in detto primo condotto 602, trascini con sé la crosta formatasi in superficie del materiale organico M. Tale materiale organico M introdotto in pressione attraverso detta sezione di ingresso 604, in una forma alternativa, à ̈ prelevato dalla stessa camera di reazione 4a.

Va detto che, sebbene le forme realizzative qui descritte che comprendono mezzi di rottura della crosta sono presenti solo nella prima camera 4a, tuttavia una forma realizzativa che descriva un reattore 2 che comprenda mezzi di rottura della crosta in più camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, al limite in tutte le camere di reazione, rientra ancora nell’ambito di tutela della presente invenzione.

Si osservi che, sebbene nella forma realizzativa qui descritta le linee di afflusso/efflusso 90 siano state disegnate per tutte le camere 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b del reattore 2, tuttavia una forma realizzativa in cui tali linee di afflusso/efflusso 90 fossero disegnate solo per alcune camere rientrerebbe nell’ambito di tutela della presente invenzione. Ancora, secondo una ulteriore forma realizzativa del trovato mostrata nelle figure 3 e 4, detto apparato 1 comprende una vasca 13 di pretrattamento di detto materiale organico M ed una linea 14 per l’alimentazione controllata attraverso detta sezione di caricamento 3 di detto reattore 2 con detto materiale organico M e proveniente da detta vasca di pre-trattamento 13. Ciò consente, in tal modo, di ottenere un flusso di materiale organico M continuo o, comunque, controllato, da detta vasca di pre-trattamento 13 a detto reattore 2. La vasca di pre-trattamento 13 comprende una sezione di caricamento 70 ed una tramoggia 71 atte a favorire l’ingresso del materiale organico M all’interno della vasca 13. Tale sezione di caricamento, ogni qualvolta che il materiale organico à ̈ stato caricato entro la vasca di pre-trattamento 13, viene chiusa mediante opportuni mezzi di copertura 72.

In particolare, detta vasca di pre-trattamento 13 à ̈ dotata di mezzi 15 di agitazione per detto materiale organico M in essa caricato. Ad esempio, nel caso raffigurato in figura 3, tali mezzi di agitazione 15 comprendono una coclea o, in alternativa, agitatori applicati a parete. In questo modo il materiale organico M non rimane fermo all’interno della vasca di pre-trattamento 13 prima di essere trasferito al reattore 2, ma viene continuamente agitato così che vengano in qualche modo promossi i processi biologici e chimici di scissione del materiale organico in modo tale da far giungere al reattore 2 materiale organico già opportunamente predisposto a subire i processi di digestione anaerobica che avvengono poi nel reattore 2. Nel dettaglio, secondo la forma realizzativa qui descritta, detta linea di alimentazione 14 comprende una pompa 16 ed una valvola di apertura/chiusura 17 per permettere/impedire il passaggio di detto materiale organico M da detta vasca di pre-trattamento 13 a detto reattore 2. Tale valvola di apertura/chiusura 17 può essere azionata su comando manuale dell’operatore o su comando digitale preimpostato proveniente da computer.

Nello specifico la succitata pompa 16 disposta lungo la linea di alimentazione 14 à ̈ una pompa trituratrice per omogeneizzare e sminuzzare biomasse, specificatamente, vegetali ad elevata densità e a pezzatura granulometria grossolana e disomogenea

Secondo la forma realizzativa qui descritta, detta linea di alimentazione 14 comprende, altresì, una linea di derivazione ausiliare 18 per reintrodurre all’interno di detta vasca di pre-trattamento 13 detto materiale organico M. Tale linea di derivazione ausiliare 18 permette di produrre un rimescolamento completo del materiale organico contenuto all’interno della vasca di pre-trattamento 13 e, preferibilmente, depositato o sedimentato sul fondo, favorendo i processi biologici e chimici che si innescano all’interno della vasca di pre-trattamento 13.

Seconda la forma realizzativa del trovato qui descritta, detti mezzi di ricircolo 9 dell’apparato 1 comprendono, altresì, una prima linea di collegamento 20 per il trasferimento di parte del materiale organico M contenuto in una o più delle camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b del reattore 2, o contenute in detta linea principale 10, a detta vasca di pre-trattamento 13. Ciò permette di introdurre, se necessario, nella vasca di pre-trattamento 13 del materiale organico con elevata carica batterica, poiché prelevato da una delle camere di reazione 12. Ciò, ovviamente, consente di aumentare la carica batterica del materiale organico contenuto nella vasca di pre-trattamento 13 e, dunque, favorire i processi di pre-trattamento che avvengono nella succitata vasca di pre-trattamento 13. Va sottolineato che, grazie alla presenza dei succitati elementi valvolari 12, à ̈ possibile scegliere da quale camera di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b far giungere detto materiale organico alla detta vasca di pre-trattamento 13. Questo à ̈ estremamente vantaggioso poiché, a seconda della tipologia di materiale organico caricato nella detta vasca di pretrattamento 13, à ̈ possibile decidere il contenuto più adatto di materiale organico da introdurre in detta vasca di pre-trattamento 13, anche in base al tipo di materiale organico M da trattare, e favorire così i processi di idrolisi che in essa avvengono.

Ancora, detti mezzi di ricircolo controllato 9 comprendono anche una seconda linea di collegamento 21 per il trasferimento di parte di detto materiale organico contenuto in una o più di dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, o in detta linea principale 10, alla laguna 27 per lo smaltimento del materiale ormai esausto. Si osservi che detta seconda linea di collegamento 21 à ̈ identicamente presente anche nella detta prima forma realizzativa del trovato più sopra descritta.

Detti mezzi di ricircolo 9, vantaggiosamente, comprendono, altresì, una linea di evacuazione 22 del materiale organico, o di schiume, o di altro materiale simile, quando tale materiale organico M raggiunge un determinato livello, o battente, entro l’ultima camera 7b di detto reattore 2. Tale linea di evacuazione 22 collega, quindi, tale ultima camera di reazione 7b a detta linea principale 10. Ciò permette di evitare che il materiale organico M, la schiuma, le croste o altro materiale simile indesiderato, possa superare un determinato livello, o battente, all’interno del reattore 2. Si osservi che, sebbene la forma realizzativa qui descritta preveda l’impiego di una sola linea di evacuazione 22, tuttavia una forma realizzativa in cui siano previste un numero di linee di evacuazione identico al numero delle camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b contenute nel reattore 2, rientra ancora nell’ambito di tutela della presente invenzione.

Sempre secondo la forma realizzativa qui descritta e rappresentata in figura 3, detti mezzi di ricircolo 9 comprendono una unità logica (qui non mostrata) per il controllo delle portate del detto materiale organico fatto ricircolare tra dette camere 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, o trasferito tra dette camere 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, o detta linea principale 10, a detta vasca di pre-trattamento 13, o a detta laguna 27, in funzione delle informazioni provenienti da uno o più sensori (qui non mostrati) di temperatura e/o pH o portata del biogas o di densità del materiale organico M. Tale informazioni sono ottenute mediante sensori di temperatura e/o di pH e/o di portata del biogas e/o di densità del materiale organico posti all’interno del reattore 2. Infine, secondo la forma realizzativa qui descritta, in corrispondenza di uno dei passaggi superiore 81, a stramazzo, ad esempio, tra la camera di reazione 6b e la camera di reazione 7a, à ̈ disposto uno speciale filtro flottante 95 per il trattenimento di parte della flora batterica microbica contenuta nel materiale organico M che attraversa le succitate camere di reazione 6b e 7a e che si trova presente dispersa e sospesa nella portata idraulica.. Ciò permette di evitare che tale flora batterica venga persa per dilavamento e poiché trasferita in laguna 27 assieme al materiale organico ormai digerito.

Secondo le forme realizzative mostrate in figura 2 e 3, detto reattore 2, inoltre, comprende, altresì, mezzi 150 per riscaldare in maniera controllata dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b. In pratica, per agevolare i processi di digestione della biomassa introdotta all’interno del reattore 2, à ̈ opportuno portare le camere 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b a temperature adeguatamente controllate. In particolare, Detti mezzi di riscaldamento 150 comprendono elementi riscaldanti a pavimento (qui non mostrati) del tipo, ad esempio, comprendenti di tubi percorsi da un fluido riscaldante.

In accordo ad una ulteriore forma realizzativa del trovato qui non rappresentata, tali mezzi di riscaldamento 150 sono esterni al reattore 2 e comprendono elementi riscaldanti del tipo, ad esempio, tubi o, in alternativa, piastre, posti sulla parete esterna del reattore 2 e percorsi da un liquido di riscaldamento. In entrambe le succitate forme realizzative il fluido riscaldante viene riscaldato da una caldaia 156 il cui funzionamento à ̈ noto e non ulteriormente descritto.

Ancora, in accordo ad una ulteriore forma realizzativa del trovato schematicamente raffigurata in figura 6, detti mezzi di riscaldamento 150 comprendono elementi riscaldanti 151 realizzati all’interno di succitati deflettori 79 che separano tra loro dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b. In maniera semplificata, la forma realizzativa rappresentata in figura 6 mostra un solo deflettore 79 posto tra le due camere di reazione 4b e 5a. Il deflettore 79 qui raffigurato à ̈ del tipo dotato di una apertura superiori 81, o a stramazzo. Secondo la forma realizzativa qui descritta, il deflettore 79 à ̈ vuoto internamente ed à ̈ attraversato da detto liquido riscaldante. In particolare, detto deflettore 79 à ̈ suddiviso in due distinte regioni 79a e 79b tra loro separate da un setto 152 e, comunque, fluidicamente collegate da una sezione di passaggio 153 per la realizzazione di un percorso a serpentina per detto fluido riscaldante entro detto deflettore 79. Tali mezzi di riscaldamento 150, ulteriormente, comprendono una linea di mandata del fluido 154 riscaldante, che raggiunge detto deflettore 79, ed almeno una linea di ritorno 155 per detto fluido riscaldante, che fuoriesce da detto deflettore, per la fuoriuscita dal deflettore del liquido ormai raffreddato. Il fluido riscaldante à ̈ poi inviato ad una caldaia 156, posta esternamente al reattore 2 per essere nuovamente riscaldato. Tale soluzione permette di irradiare calore in maniera uniforme all’interno delle camere 4b e 5a del reattore 2. Inoltre, a differenza dei riscaldamenti a pavimento, in cui à ̈ necessario provvedere periodicamente ad effettuare la manutenzione degli elementi riscaldanti a causa del fatto che questi ultimi, in breve tempo, vengono rivestiti da materiale organico indurito che ne riduce notevolmente la potenza termica irradiata, gli elemento riscaldanti 151 realizzati e contenuti direttamente nei deflettori 79 non necessitano di frequente manutenzione e permettono di sviluppare un notevole calore uniformemente distribuito anche in altezza. Si osservi che, sebbene la forma realizzativa mostri elementi di riscaldamento 151 realizzati nei deflettori 79 dotati di passaggi superiori 81, tuttavia una forma realizzativa in cui detti elementi riscaldanti 151 siano realizzati nei deflettori 79 dotati di passaggi inferiori 80, o sia realizzato solo in alcuni deflettori 79 e non in tutti, rientra ancora nell’ambito di tutela della presente invenzione.

Per inciso va osservato che in una forma realizzativa peculiare, l’apparato per la produzione di biogas 1 mediante la digestione anaerobica di materiale organico M, comprende un reattore anaerobico 2 dotato di una sezione di caricamento 3 per detto materiale organico M ed una pluralità di camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b. disposte in linea e collegate tra loro mediante deflettori 79 dotati di passaggi, alternati, inferiori 80 e superiori 81, per il deflusso forzato di detto materiale organico M attraverso ciascuna di dette camere di detta pluralità di camere di reazione, e mezzi 29 per convogliare all’esterno di detto reattore 2 il biogas prodotto entro dette camere di reazione. In tale forma realizzativa il reattore 2 à ̈ privo dei mezzi per il ricircolo 9 controllato del detto materiale organico M tra le camere di reazione, ma comprende detti mezzi di riscaldamento 150 più sopra descritti.

Ancora, sempre secondo una ulteriore forma realizzativa dell’invenzione, detto reattore 2 comprende, inoltre, mezzi 250 per variare il volume di due camere 4a e 4b di detto reattore 2. In tal modo à ̈ possibile aumentare o diminuire la quantità di biomassa caricabile all’interno di una camera di reazione, anche in funzione del tipo di materiale organico da impiegare per la produzione del biogas o della richiesta di energia da produrre.

Secondo una forma realizzativa dell’invenzione, come schematicamente mostrata in figura 7a, il deflettore 79 che separa le due camere di reazione 4a e 4b à ̈ vincolato in maniera traslabile al detto reattore 2 in modo tale da variare il volume delle due camere 4a e 4b.

In una ulteriore forma realizzativa del trovato, il deflettore 79 che separa le due camere di reazione 4a e 4b à ̈ vincolato in maniera ruotabile a detto reattore 2, attorno al perno 251, in modo tale da variare il volume delle dette camere di reazione 4a e 4b. In particolare, la rotazione del deflettore 79 attorno al perno 251 ha due effetti. In primo luogo, varia il volume delle due camere che sono separate da detto deflettore. In secondo luogo varia la geometria delle camere e, dunque, il percorso seguito dalla biomasse entro il reattore con la conseguenza che variano anche le perdite di carico a cui à ̈ soggetta la biomasse durante l’attraversamento del reattore. Infatti, una volta che viene ruotato il deflettore, il flusso del materiale organico all’interno di quella specifica camera può essere rallentano o accelerato, aumentando o diminuendo così il tempo di passaggio della biomassa in quello specifico comparto biologico.

Inoltre, secondo una specifica forma realizzativa del trovato, detti mezzi di variazione del volume 250 di detto reattore 2 comprendono una parete 252 vincolata separabile al reattore 2 stesso. Tale parete 252, preferibilmente quella disposta in posizione opposta a quella in cui à ̈ compresa la sezione di caricamento 3 per detto reattore 2, può essere rimossa per dare modo di collegare al reattore 2, proprio in corrispondenza di detta parete separabile 252, altre due camere di reazione 8a e 8b, vale a dire un nuovo comparto biologico. Si osservi che, sebbene qui non descritto à ̈ possibile collegare al reattore 2 anche solo una camera di reazione o più di due camere di reazione senza per questo uscire dall’ambito di tutela della presente invenzione. Ciò ha lo scopo di aumentare il volume del reattore 2 e, dunque, la produzione di biogas dell’apparato.

Si osservi che secondo una particolare forma realizzativa il reattore 2 à ̈ dotato di detti mezzi di variazione del volume 250, ma à ̈ privo dei detti mezzi di ricircolo 9 per detto materiale organico M.

Infine, detto almeno un reattore 2 e detta vasca di pre-trattamento 13 sono realizzati e dimensionati in modo tale che siano trasportabili su strada e/o su nave. Inoltre, le dimensioni di detto reattore 2 e di detta vasca di pre-trattamento 13 coincidono con quelle dei container trasportabili via mare o via terra.

Secondo le forme realizzativa dell’invenzione più sopra menzionate, detto apparato 1 comprende un impianto 300 per la generazione di energia elettrica; tale impianto, rappresentano nelle figure 2 e 3 in forma estremamente schematica poiché noto al tecnico del settore, à ̈ collegato a valle del succitato condotto 30 per il trasporto del biogas prodotto dal reattore 2.

Secondo l’invenzione, inoltre, à ̈ descritto anche un metodo per la produzione di biogas mediante un apparato 1 di produzione secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 13. Tale metodo comprende la fase di: a) caricare detto reattore 2 con detto materiale organico M; e b) forzare l’attraversamento di detta pluralità di camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b da parte di detto materiale organico M. Vantaggiosamente, contemporaneamente alla detta fase b), il metodo comprende, altresì, la fase c) di far ricircolare in maniera controllata detto materiale organico M contenuto in detto reattore 2 tra dette camere 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b di reazione.

Come detto più sopra, detto ricircolo di materiale organico avviene, preferibilmente, in una direzione opposta a quella di avanzamento del materiale organico all’interno del reattore 2.

Ancora, sempre secondo il metodo, precedentemente alla detta fase a) à ̈ compresa la fase d) di riempire detta vasca di pre-trattamento 13 con detto materiale organico M e la fase e) di alimentare in maniera controllata mediante almeno una linea di l’alimentazione 14 detto un reattore 2 con detto materiale organico M proveniente da detta vasca di pre-trattamento 13.

Ancora, il metodo comprende l’ulteriore fase f) di trasferire almeno parte del materiale organico M contenuto in dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b , o in detta almeno una linea principale 10, a detta vasca di pre-trattamento 13, o a detta laguna 27.

Infine, detta fase c) e/o f) comprende l’ulteriore fase g) di regolare la portata di detto materiale organico M fatto ricircolare tra dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, o trasferito da dette camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b, o detta almeno una linea principale, a detta almeno una vasca di pre-trattamento, o a detta laguna, in funzione delle informazioni provenienti da uno o più sensori di temperatura e/o pH o portata del biogas o densità del materiale organico contenuto.

Infine, sempre secondo l’invenzione, detta fase b) del metodo comprende l’ulteriore fase g) di riscaldare in maniera controllata dette camere 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b di detta pluralità di camere di reazione. In particolare, secondo la forma realizzativa qui descritta, la temperatura nelle prime due camere 4a e 4b à ̈ lievemente superiore a quella nelle ulteriori camere 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b. Preferibilmente, la temperatura nelle prime due camere 4a, 4b à ̈ mantenuta a circa 38-39<0>C mentre nelle restanti camere à ̈ mantenuta a circa 36-37<0>C.

Infine, il metodo comprende l’ulteriore fase h) di variare il volume di detta pluralità di camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b e/o di variare il volume di detto reattore 2.

In una forma realizzativa particolare, detto metodo per la produzione di biogas mediante un apparato di produzione secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 13, comprende le fase di: a) caricare detto reattore 2 con detto materiale organico M; e b) forzare l’attraversamento di detta pluralità di camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b da parte di detto materiale organico M. Inoltre il metodo comprende l’ulteriore fase h) di variare il volume di detta pluralità di camere di reazione 4a, 4b, 5a, 5b 6a, 6b, 7a, 7b e/o di detto reattore 2.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) per la produzione di biogas mediante la digestione anaerobica di materiale organico (M), comprendente almeno un reattore anaerobico (2) dotato di una sezione di caricamento (3) per detto materiale organico e di una pluralità di camere di reazione (4a,4b,5a,5b,6a,6b,7a,7b), disposte in linea e collegate tra loro mediante deflettori (79) dotati di passaggi, alternati, inferiori (80) e superiori (81), per il deflusso di detto materiale organico attraverso ciascuna di dette camere di detta pluralità di camere di reazione, e mezzi (29) per convogliare all’esterno di detto almeno un reattore il biogas prodotto entro dette una o più camere di reazione, caratterizzato dal fatto che detto almeno un reattore comprende, altresì, mezzi (9) per il ricircolo del detto materiale organico tra una o più camere di detta pluralità di camere di reazione.
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ricircolo (9) comprendono, esternamente a detto almeno un reattore, almeno una linea principale (10) che collega fluidicamente tra loro dette una o più camere di reazione, almeno una o più linee di afflusso/efflusso (90) per detto materiale organico collegate, ad una prima estremità (90a), a detta almeno una linea principale ed, ad almeno una seconda estremità (90b), ad almeno una camera di dette una o più camere di reazione, almeno una pompa di ricircolo (11) per detto materiale organico operante entro detta almeno una linea principale e/o dette una o più linee di afflusso/efflusso, e mezzi valvolari (12) per collegare a comando dette una o più camere di reazione a detta almeno una linea principale di collegamento fluidico.
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta almeno una seconda estremità di dette una o più linee di efflusso/afflusso à ̈ disposta in basso a dette una o più camere di detta pluralità di camere, per il prelievo della componente solida di detto materiale organico, e/o a livello del battente del detto materiale organico presente in dette una o più camere, per il prelievo della componete liquida di detto materiale organico, o della schiuma, o della crosta superficiale di detto materiale organico.
4. 4. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una vasca di pretrattatamento (13) di detto materiale organico ed almeno una linea (14) per l’alimentazione controllata attraverso detta almeno una sezione di caricamento (3) di detto almeno un reattore con detto materiale organico proveniente da detta almeno una vasca di pre-trattamento.
5. 5. Apparato secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta almeno una linea di alimentazione (14) comprende almeno una pompa (16) ed almeno una valvola di apertura/chiusura (17) per permettere/impedire il passaggio di detto materiale organico da detta almeno una vasca di pre-trattamento a detto almeno un reattore.
6. 6. Apparato secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta linea di alimentazione comprende, altresì, almeno una linea di derivazione ausiliare (17) per reintrodurre all’interno di detta vasca di pre-trattamento detto materiale organico.
7. 7. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ricircolo controllato comprendo, altresì, almeno una prima linea di collegamento (20) per il trasferimento di almeno parte del materiale organico contenuto in una o più di dette camere di reazione, o in detta almeno una linea principale, a detta almeno una vasca di pretrattamento.
8. 8. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ricircolo controllato comprendo, altresì, almeno una seconda linea di collegamento (21) per il trasferimento di almeno parte di detto materiale organico contenuto in una o più di dette camere di reazione, o in detta almeno una linea principale, alla laguna (27) per lo smaltimento del materiale esausto o allo stoccaggio o altro simile.
9. 9. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ricircolo comprendono, altresì, una o più linee di evacuazione (22) del materiale organico, o di schiume, o di altro materiale simili, al raggiungimento di un determinato livello entro una o più camere di detta pluralità di camere, ciascuna di dette una o più linee di evacuazione collegando almeno una camera di reazione a detta almeno una linea principale.
10. 10. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ricircolo comprendono almeno una unità per il controllo delle portate del detto materiale organico fatto ricircolare tra dette una o più camere, o trasferito da dette una o più camere di reazione, o detta almeno una linea principale, a detta vasca di pre-trattamento o a detta laguna, in funzione delle informazioni provenienti da uno o più sensori di temperatura e/o pH o portata del biogas o densità del materiale organico.
11. 11. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno un reattore comprende altresì mezzi per riscaldare in maniera controllata dette una o più camere di detta pluralità di camere di reazione.
12. 12. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno un reattore comprende mezzi per rompere la crosta che si forma sulla superficie del detto materiale organico.
13. 13. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno un reattore (2) comprende, altresì, mezzi per variare il volume di una o più camere di detto almeno un reattore e/o il volume di detto almeno un reattore.
14. 14. Metodo per la produzione di biogas mediante un apparato di produzione secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 13, comprende la fase di: a) caricare detto almeno un reattore (2) con detto materiale organico; b) effettuare l’attraversamento di detta pluralità di camere di reazione da parte di detto materiale organico; caratterizzato dal fatto che il metodo comprende, altresì, la fase c) di far ricircolare in maniera controllata detto materiale organico contenuto in detto almeno un reattore tra dette una o più camere di detta pluralità di camere di reazione.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che, precedentemente alla detta fase a) Ã ̈ compresa la fase d) di riempire detta almeno una vasca di pre-trattamento (13) con detto materiale organico e la fase e) di alimentare in maniera controllata mediante almeno una linea di alimentazione (14) detto almeno un reattore con detto materiale organico proveniente da detta almeno una vasca di pre-trattamento.
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 14 o 15, caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase f) di trasferire almeno parte del materiale organico contenuto in dette una o più camere di reazione, o in detta almeno una linea principale, a detta almeno una vasca di pre-trattamento, o a detta laguna o allo stoccaggio o altro simile.
17. 17. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 14 a 16, caratterizzato dal fatto che detta fase c) e/o f) comprende l’ulteriore fase g) di regolare la portata di detto materiale organico fatto ricircolare tra dette una o più camere di reazione di detta pluralità di camere di reazione, o trasferito da dette una o più camere di reazione, o detta almeno una linea principale, a detta almeno una vasca di pre-trattamento, o a detta laguna, o allo stoccaggio, in funzione delle informazioni provenienti da uno o più sensori di temperatura e/o pH o portata del biogas o densità del materiale organico contenuto.
18. 18. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 14 a 17, caratterizzato dal fatto che la detta fase b) comprende l’ulteriore fase g) di riscaldare in maniera controllata dette una o più camere di detta pluralità di camere di reazione.