ITVI20090242A1

ITVI20090242A1 - METHOD OF PRODUCTION OF BIOGAS AND USING SYSTEM THIS METHOD

Info

Publication number: ITVI20090242A1
Application number: IT000242A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Loppoli
Original assignee: Giuseppe Loppoli
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-06

Description

METODO DI PRODUZIONE DI BIOGAS E IMPIANTO UTILIZZANTE TALE METODO. METHOD OF BIOGAS PRODUCTION AND PLANT USING THIS METHOD.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione concerne un metodo per la produzione di biogas mediante degradazione batterica anaerobica di biomasse organiche, particolarmente adatto a venire utilizzato per produrre energia elettrica e termica. The present invention relates to a method for the production of biogas by anaerobic bacterial degradation of organic biomass, particularly suitable to be used to produce electrical and thermal energy.

La presente invenzione concerne altresì un impianto per la produzione di biogas impiegante il suddetto metodo. The present invention also relates to a plant for the production of biogas using the above method.

Le biomasse organiche comprendono tipicamente reflui zootecnici, sottoprodotti di lavorazioni di vegetali, soprattutto di mais, prodotti derivanti da coltivazioni energetiche dedicate, nonché vari altri prodotti di derivazione vegetale o animale. Organic biomass typically includes livestock manure, by-products of vegetable processing, especially corn, products deriving from dedicated energy crops, as well as various other products of vegetable or animal derivation.

Le biomasse vengono esposte ad opportune condizioni di processo che ne favoriscono la degradazione per ottenere un gas combustibile che viene comunemente detto “biogas”. The biomasses are exposed to suitable process conditions that favor their degradation to obtain a combustible gas which is commonly called "biogas".

La suddetta degradazione avviene in condizioni anaerobiche ad opera di una varietà di batteri, le cui attività sono mutuamente correlate tra loro. The aforementioned degradation occurs under anaerobic conditions by a variety of bacteria, whose activities are mutually correlated.

Tali batteri vengono generalmente suddivisi in idrolitici, acidofili e metanigeni. These bacteria are generally divided into hydrolytic, acidophilic and methanogenic.

I batteri idrolitici producono composti semplici, in particolare zuccheri monomeri ed aminoacidi, a partire dalle macromolecole più complesse quali cellulosa, proteine e lipidi. Hydrolytic bacteria produce simple compounds, in particular sugars, monomers and amino acids, starting from the most complex macromolecules such as cellulose, proteins and lipids.

I batteri acidofili trasformano gli zuccheri, gli aminoacidi ed altre sostanze in composti ancora più semplici come i cosiddetti SCFA (“short chain fatty acid") e l’acido acetico. Acidophilic bacteria transform sugars, amino acids and other substances into even simpler compounds such as the so-called SCFA ("short chain fatty acid") and acetic acid.

Infine, i batteri metanigeni utilizzano i prodotti risultanti dai processi dei batteri sopra citati per produrre metano. Finally, methanogenic bacteria use the products resulting from the processes of the aforementioned bacteria to produce methane.

Oltre al metano, i batteri producono anche biossido di carbonio che, assieme al metano, forma il biogas, che è una miscela composta per il 55-60 % di metano e per il resto da biossido di carbonio, con tracce di idrogeno e altri gas. In addition to methane, the bacteria also produce carbon dioxide which, together with methane, forms biogas, which is a mixture composed of 55-60% methane and the rest of carbon dioxide, with traces of hydrogen and other gases. .

Tipicamente, un impianto noto per la produzione di biogas comprende un digestore anaerobico nel quale vengono introdotte le biomasse miscelate ad una certa quantità di un elemento di diluizione composto principalmente o esclusivamente da acqua, che mantiene la miscela alle condizioni ambientali più adatte per consentire la proliferazione e l’azione dei suddetti batteri. Typically, a known plant for the production of biogas includes an anaerobic digester in which the biomasses mixed with a certain amount of a dilution element composed mainly or exclusively of water are introduced, which maintains the mixture at the most suitable environmental conditions to allow proliferation. and the action of the aforementioned bacteria.

Un inconveniente dell’impianto appena descritto è quello di presentare una limitata efficacia. A drawback of the system just described is that it has a limited effectiveness.

Infatti, le condizioni ambientali che consentono ai batteri di operare nel modo più efficace differiscono a seconda del ceppo batterico e, pertanto, le condizioni mantenute nel digestore sono per forza di cose una soluzione di compromesso. In fact, the environmental conditions that allow the bacteria to operate in the most effective way differ according to the bacterial strain and, therefore, the conditions maintained in the digester are necessarily a compromise solution.

Ne consegue che la degradazione delle biomasse e la liberazione del biogas negli impianti di tipo noto è relativamente lenta. It follows that the degradation of biomass and the release of biogas in plants of known type is relatively slow.

Inoltre, le pareti cellulari dei materiali vegetali che compongono le biomasse sono piuttosto resistenti all’attacco dei batteri e questo limita la velocità di degradazione. In addition, the cell walls of the plant materials that make up the biomass are quite resistant to the attack of bacteria and this limits the rate of degradation.

Un’ulteriore limite alla velocità di degradazione è la scarsa omogeneità della miscela presente nel digestore, dovuta al fatto che le biomasse e l’elemento di diluizione vengono introdotti direttamente nel digestore e, pertanto, impiegano un certo tempo per miscelarsi. Evidentemente, la lentezza del processo di decomposizione, dovuta soprattutto alle cause sopra menzionate, causa l'ulteriore inconveniente di ridurre l'efficacia complessiva dell'impianto, in quanto limita la quantità di biogas prodotto per unità di tempo. A further limit to the rate of degradation is the poor homogeneity of the mixture present in the digester, due to the fact that the biomass and the dilution element are introduced directly into the digester and, therefore, take some time to mix. Obviously, the slowness of the decomposition process, mainly due to the causes mentioned above, causes the further drawback of reducing the overall effectiveness of the plant, as it limits the quantity of biogas produced per unit of time.

Inoltre, poiché le biomasse introdotte nel digestore non sono ben miscelate, le parti più pesanti tendono a precipitare verso il fondo e quelle più leggere a risalire sulla superficie della miscela, causando la formazione di agglomerati che stazionano in superficie e che possono ostacolare la degradazione. Furthermore, since the biomasses introduced into the digester are not well mixed, the heavier parts tend to precipitate towards the bottom and the lighter ones to rise to the surface of the mixture, causing the formation of agglomerates that remain on the surface and which can hinder degradation.

Per evitare la suddetta separazione, che rallenterebbe l'attacco batterico, è noto l'impiego di agitatori meccanici che favoriscono l’omogeneizzazione della miscela. To avoid the aforementioned separation, which would slow down the bacterial attack, the use of mechanical stirrers that favor the homogenization of the mixture is known.

Tuttavia, i suddetti agitatori comportano l’inconveniente di richiedere una potenza rilevante, a scapito dell’efficienza complessiva dell’impianto. However, the aforementioned agitators involve the drawback of requiring significant power, to the detriment of the overall efficiency of the plant.

Inoltre, nonostante la presenza degli agitatori, l’elevata disomogeneità della miscela porta comunque ad una certa separazione dei materiali galleggianti, i quali formano una crosta che inibisce la liberazione del biogas, e dei materiali pesanti, che si depositano sul fondo formando un fango che deve venire periodicamente rimosso. Furthermore, despite the presence of the agitators, the high inhomogeneity of the mixture still leads to a certain separation of the floating materials, which form a crust that inhibits the release of the biogas, and of the heavy materials, which settle on the bottom forming a mud that it must be periodically removed.

Ne consegue l'ulteriore inconveniente che l'impianto richiede interventi di pulizia relativamente frequenti per mantenere i livelli di efficienza previsti. As a result, the further drawback is that the plant requires relatively frequent cleaning interventions to maintain the expected efficiency levels.

Quest'ultimo inconveniente è particolarmente negativo se si considera che la pulizia di un digestore è estremamente laboriosa, in quanto richiede lo svuotamento del digestore, l'asportazione dei depositi dal fondo e dalle pareti, il riempimento del digestore e la riattivazione dei processi batterici. This latter drawback is particularly negative if we consider that cleaning a digester is extremely laborious, as it requires emptying the digester, removing deposits from the bottom and walls, filling the digester and reactivating bacterial processes.

Nel complesso, la suddetta manutenzione può richiedere un tempo di varie settimane, influendo negativamente sui costi e sull'efficienza complessiva dell'impianto. Overall, the aforementioned maintenance can take several weeks, negatively affecting the costs and overall efficiency of the plant.

Inoltre, la tecnica nota sopra descritta presenta l’ulteriore inconveniente di non permettere una produzione costante di biogas. Furthermore, the known technique described above has the further drawback of not allowing a constant production of biogas.

Infatti, la tecnica nota prevede di caricare le biomasse con una frequenza predeterminata ed in quantità pressoché fisse, così che la portata di biogas prodotto varia notevolmente a seconda delle condizioni ambientali, della qualità delle biomasse introdotte e dello stato dell’impianto. In fact, the known technique provides for loading the biomasses with a predetermined frequency and in almost fixed quantities, so that the flow of biogas produced varies considerably depending on the environmental conditions, the quality of the biomasses introduced and the state of the plant.

La presente invenzione si prefigge di superare tutti gli inconvenienti sopra menzionati appartenenti aH’arte nota. The present invention aims to overcome all the aforementioned drawbacks belonging to the known art.

In particolare, è scopo della presente invenzione realizzare un metodo di produzione di biogas mediante degradazione batterica anaerobica di biomasse che consenta una produzione di biogas in modo più efficace rispetto alla tecnica nota sopra descritta ed impiegando una quantità inferiore di biomasse. In particular, it is an object of the present invention to provide a method of biogas production by means of anaerobic bacterial degradation of biomass which allows a production of biogas in a more effective way than the known technique described above and using a lower quantity of biomass.

È altresì scopo della presente invenzione ridurre la frequenza degli interventi di manutenzione per la pulizia del digestore. It is also an object of the present invention to reduce the frequency of maintenance interventions for cleaning the digester.

È non ultimo scopo dell’invenzione consentire il mantenimento di una portata di biogas sostanzialmente costante durante il funzionamento dell'impianto. Last but not least, the aim of the invention is to allow the maintenance of a substantially constant biogas flow rate during the operation of the plant.

I suddetti scopi sono raggiunti da un metodo secondo la rivendicazione principale. The above objects are achieved by a method according to the main claim.

Gli stessi scopi sono altresì raggiunti da un impianto per la produzione di biogas secondo la rivendicazione 7. The same objects are also achieved by a plant for the production of biogas according to claim 7.

Ulteriori caratteristiche di dettaglio del metodo e dell'impianto dell'invenzione vengono date nelle rivendicazioni dipendenti. Further detailed characteristics of the method and plant of the invention are given in the dependent claims.

Vantaggiosamente, la maggior efficacia del metodo dell'invenzione consente di produrre una maggiore quantità di biogas a parità di biomassa utilizzata. Advantageously, the greater effectiveness of the method of the invention allows to produce a greater quantity of biogas for the same biomass used.

La maggior efficacia consente anche, vantaggiosamente, di ridurre il tempo di trasformazione delle biomasse in biogas a poche ore, rispetto agli uno o più giorni richiesti dagli impianti di tipo noto. The greater effectiveness also allows, advantageously, to reduce the transformation time of biomass into biogas to a few hours, compared to the one or more days required by known plants.

Ancora vantaggiosamente, la ridotta frequenza di manutenzione del digestore corrisponde ad un aumento dell'efficienza complessiva dell'impianto e ad una drastica riduzione dei costi di manutenzione. Inoltre, vantaggiosamente, la produzione di una portata costante di biogas permette di ottimizzare la produzione di energia, aumentando ulteriormente l'efficienza complessiva dell'impianto. Still advantageously, the reduced maintenance frequency of the digester corresponds to an increase in the overall efficiency of the plant and a drastic reduction in maintenance costs. Furthermore, advantageously, the production of a constant flow of biogas allows to optimize the production of energy, further increasing the overall efficiency of the plant.

I suddetti scopi e vantaggi, assieme ad altri che verranno evidenziati in seguito, saranno compresi durante la descrizione di una preferita forma esecutiva dell'invenzione, data a titolo indicativo ma non limitativo con riferimento alle seguenti tavole di disegno: The aforementioned purposes and advantages, together with others which will be highlighted below, will be understood during the description of a preferred embodiment of the invention, given by way of indication but not of limitation with reference to the following drawing tables:

- la fig. 1 rappresenta schematicamente il metodo secondo l'invenzione - fig. 1 schematically represents the method according to the invention

- la fig. 2 rappresenta una vista schematica dell'impianto dell'invenzione. - fig. 2 represents a schematic view of the plant of the invention.

II metodo dell’invenzione, schematicamente illustrato in fig. 1 ed indicato complessivamente con 20, prevede la degradazione batterica anaerobica di una predefinita quantità di biomasse 21 per ottenere biogas 24 particolarmente adatto a venire impiegato per la produzione di energia elettrica e termica. The method of the invention, schematically illustrated in fig. 1 and indicated as a whole with 20, provides for the anaerobic bacterial degradation of a predefined quantity of biomass 21 to obtain biogas 24 particularly suitable for use for the production of electrical and thermal energy.

Si premette che, in questa descrizione, il termine “biomasse" comprende una qualsivoglia sostanza di provenienza biologica, in particolare materiale vegetale, letame, residui di lavorazioni animali e simili. It should be noted that, in this description, the term "biomass" includes any substance of biological origin, in particular plant material, manure, residues from animal processing and the like.

Il suddetto metodo è particolarmente adatto a venire impiegato in un impianto del tipo schematicamente rappresentato in fig. 2. The aforesaid method is particularly suitable for being used in a plant of the type schematically represented in fig. 2.

II metodo 20 prevede la preparazione 32 di una miscela 23 adatta alla successiva degradazione batterica, ottenuta dalla miscelazione 26 delle biomasse 21 con un liquido 22, 25, 25b. Method 20 provides for the preparation 32 of a mixture 23 suitable for subsequent bacterial degradation, obtained by mixing 26 of the biomasses 21 with a liquid 22, 25, 25b.

Preferibilmente, la suddetta miscela 23 contiene una percentuale di sostanza secca, vale a dire di massa solida, compresa tra il 10% ed il 15% in peso, che permette di creare condizioni di degradazione particolarmente favorevoli. Preferably, the aforementioned mixture 23 contains a percentage of dry substance, ie of solid mass, comprised between 10% and 15% by weight, which allows to create particularly favorable degradation conditions.

Inoltre, preferibilmente ma non necessariamente, il liquido che viene miscelato alle biomasse 21 comprende la frazione liquida 25b del materiale digestato 25 proveniente dalla digestione anaerobica 30 della miscela 23, ottenuta mediante separazione 31. Furthermore, preferably but not necessarily, the liquid which is mixed with the biomass 21 comprises the liquid fraction 25b of the digested material 25 coming from the anaerobic digestion 30 of the mixture 23, obtained by separation 31.

Il liquido può anche essere lo stesso digestato 25. The liquid can also be the digestate itself 25.

Vantaggiosamente, il suddetto digestato 25 e la sua frazione liquida 25b contengono una carica batterica che favorisce il processo di degradazione. Advantageously, the aforementioned digestate 25 and its liquid fraction 25b contain a bacterial load which favors the degradation process.

È tuttavia evidente che il suddetto digestato 25, 25b può venire rimpiazzato in tutto o in parte da acqua 22, ad esempio prelevata dalla rete idrica. However, it is evident that the aforesaid digestate 25, 25b can be replaced in whole or in part by water 22, for example withdrawn from the water mains.

Il metodo 20 prevede inoltre un processo di digestione batterica anaerobica 30 della miscela 23, nel seguito indicato per semplicità con il termine “digestione anaerobica”. The method 20 also provides for a process of anaerobic bacterial digestion 30 of the mixture 23, hereinafter referred to for simplicity as "anaerobic digestion".

La suddetta digestione anaerobica 30 avviene ad una prima temperatura predefinita atta a favorire l'azione dei batteri acidofili e metanigeni, i quali rompono i biopolimeri semplici per trasformarli in biogas. The aforesaid anaerobic digestion 30 takes place at a first predefined temperature suitable to favor the action of acidophilic and methanogenic bacteria, which break up the simple biopolymers to transform them into biogas.

Preferibilmente, la suddetta prima temperatura viene è di 38°C o di 55°C, a seconda del tipo di processo che si vuole realizzare. Preferably, the aforementioned first temperature is 38 ° C or 55 ° C, depending on the type of process to be carried out.

Secondo l’invenzione, la preparazione 32 comprende un trattamento 28 della miscela 23, effettuato ad una seconda temperatura prefissata. According to the invention, the preparation 32 comprises a treatment 28 of the mixture 23, carried out at a second predetermined temperature.

La suddetta seconda temperatura è differente dalla prima temperatura ed è atta a favorire la proliferazione e l'azione dei batteri idrolitici rispetto a quella dei batteri acidofili e metanigeni. The aforementioned second temperature is different from the first temperature and is suitable for promoting the proliferation and action of hydrolytic bacteria with respect to that of acidophilic and methanogenic bacteria.

Preferibilmente, la seconda temperatura è pari a 25°C, che è un valore particolarmente adatto all’azione dei batteri idrolitici. Preferably, the second temperature is equal to 25 ° C, which is a value particularly suitable for the action of hydrolytic bacteria.

Vantaggiosamente, il trattamento 28 permette di ottimizzare l’azione dei batteri idrolitici, evitando al contempo interferenze da parte dei batteri acidofili e metanigeni che, alla suddetta seconda temperatura, presentano un’attività ridotta. Advantageously, treatment 28 allows to optimize the action of hydrolytic bacteria, while avoiding interference from acidophilic and methanogenic bacteria which, at the aforementioned second temperature, have a reduced activity.

Vantaggiosamente, ciò consente ai batteri idrolitici di operare l’idrolisi delle biomolecole complesse e trasformarle in molecole più semplici in modo più efficiente e più rapido rispetto all’arte nota. Advantageously, this allows the hydrolytic bacteria to operate the hydrolysis of complex biomolecules and transform them into simpler molecules more efficiently and faster than in the known art.

Pertanto, il metodo dell’invenzione realizza condizioni migliori per i batteri idrolitici rispetto a quelle corrispondenti alla tecnica nota, consentendo una trasformazione della miscela più rapida ed efficace e raggiungendo quindi uno degli scopi dell’invenzione. Therefore, the method of the invention achieves better conditions for hydrolytic bacteria than those corresponding to the prior art, allowing a faster and more effective transformation of the mixture and thus achieving one of the purposes of the invention.

Inoltre, vantaggiosamente, dopo il trattamento 28 la miscela 23 si trova nelle condizioni più favorevoli per la successiva digestione anaerobica 30 da parte dei batteri acidofili e metanigeni, la quale pertanto diventa più rapida ed efficiente. Moreover, advantageously, after the treatment 28 the mixture 23 is in the most favorable conditions for the subsequent anaerobic digestion 30 by the acidophilic and methanogenic bacteria, which therefore becomes more rapid and efficient.

Preferibilmente, il trattamento 28 è anaerobico, ottenendo il vantaggio che sarà chiarito in seguito. Preferably, the treatment 28 is anaerobic, obtaining the advantage which will be clarified hereinafter.

Preferibilmente, la preparazione 32 della miscela 23 prevede anche una triturazione 27 delle biomasse 21 da miscelare. Preferably, the preparation 32 of the mixture 23 also provides for a trituration 27 of the biomass 21 to be mixed.

La suddetta triturazione 27 consente, vantaggiosamente, sia di aumentare la superficie delle biomasse esposta all'attacco batterico che di rompere le pareti cellulari vegetali, in entrambi i casi facilitando l’attacco di tutti i ceppi batterici. The aforementioned shredding 27 advantageously allows both to increase the biomass surface exposed to bacterial attack and to break the plant cell walls, in both cases facilitating the attack of all bacterial strains.

Preferibilmente, la triturazione 27 viene effettuata in modo da sminuzzare le biomasse 21 in frammenti di dimensione non superiore a 4 mm, così da massimizzare l’efficacia del suddetto attacco batterico. Preferably, the shredding 27 is carried out in such a way as to shred the biomass 21 into fragments not exceeding 4 mm in size, so as to maximize the effectiveness of the aforementioned bacterial attack.

Inoltre, preferibilmente, la triturazione 27 delle biomasse 21 e la loro miscelazione 26 con il liquido 22, 25, 25b avvengono almeno in parte contemporaneamente in modo che le biomasse si imbibiscano con il liquido, così che la miscela 23 sia più omogenea, favorendo vantaggiosamente l’azione di tutti i ceppi batterici. Furthermore, preferably, the trituration 27 of the biomasses 21 and their mixing 26 with the liquid 22, 25, 25b take place at least in part simultaneously so that the biomasses are imbibed with the liquid, so that the mixture 23 is more homogeneous, advantageously favoring the action of all bacterial strains.

Una miscela tritata finemente e bene imbibita riduce drasticamente i depositi e le incrostazioni neirimpianto rispetto agli impianti di tipo noto, raggiungendo lo scopo di limitare la frequenza degli interventi di pulizia che, com’è noto, presentano un costo elevato. A finely chopped and well soaked mixture drastically reduces deposits and encrustations in the system compared to known type systems, achieving the aim of limiting the frequency of cleaning operations which, as is known, have a high cost.

E' tuttavia evidente che, in varianti esecutive dell’invenzione, la triturazione 27 e la miscelazione 26 possono essere effettuate separatamente tra loro. However, it is evident that, in executive variants of the invention, the shredding 27 and the mixing 26 can be carried out separately from each other.

Preferibilmente, il trattamento 28 comprende un'operazione di mescolamento 29 della miscela 23 che, vantaggiosamente, facilita l’omogeneizzazione della miscela così da favorire l'attacco batterico nella fase successiva. Preferably, the treatment 28 comprises a mixing operation 29 of the mixture 23 which, advantageously, facilitates the homogenization of the mixture so as to favor bacterial attack in the subsequent phase.

Il metodo sopra descritto può venire impiegato in un impianto per la produzione di biogas, complessivamente indicato in fig. 2 con il riferimento 1 . The method described above can be used in a plant for the production of biogas, indicated as a whole in fig. 2 with reference 1.

L’impianto 1 comprende un gruppo digestore 2 per contenere la miscela 23 di biomasse 21 e di liquido 22, 25, 25b. Plant 1 includes a digester group 2 to contain the mixture 23 of biomass 21 and liquid 22, 25, 25b.

Il gruppo digestore 2 è provvisto di mezzi di controllo, non rappresentati ma di per sé noti, per mantenere la miscela 23 alla prima temperatura prefissata durante la fase di digestione anaerobica 30 menzionata in precedenza. The digester unit 2 is provided with control means, not shown but per se known, for maintaining the mixture 23 at the first predetermined temperature during the anaerobic digestion step 30 mentioned above.

L’impianto 1 comprende inoltre un gruppo di convogliamento 5 per convogliare le biomasse 21 ed il liquido 22, 25, 25b al suddetto gruppo digestore 2, e mezzi di estrazione 4 del biogas 24 che si sviluppa nel gruppo digestore 2 per effetto della degradazione batterica della miscela 23. The plant 1 also comprises a conveying group 5 for conveying the biomass 21 and the liquid 22, 25, 25b to the aforementioned digester group 2, and means 4 for extracting the biogas 24 which develops in the digester group 2 due to bacterial degradation. of the mixture 23.

In particolare, il gruppo digestore 2 comprende uno o più gasometri 2a, mentre i relativi mezzi di controllo consentono in particolare la gestione della temperatura della miscela 23. In particular, the digester unit 2 comprises one or more gasometers 2a, while the relative control means allow in particular to manage the temperature of the mixture 23.

Secondo l'invenzione, il suddetto gruppo di convogliamento 5 un contenitore miscelatore 6 per contenere la miscela 23, provvisto di mezzi di controllo, non rappresentati ma di per sé noti, per mantenere la miscela alla suddetta seconda temperatura prefissata. According to the invention, the aforementioned conveying unit 5 is a mixing container 6 for containing the mixture 23, provided with control means, not shown but per se known, to maintain the mixture at the aforementioned second predetermined temperature.

Nel contenitore miscelatore 6 vengono create le condizioni ottimali per la proliferazione e l’azione dei batteri idrolitici, i quali effettuano il trattamento 28 della miscela 23 menzionato in precedenza. In the mixer container 6 the optimal conditions are created for the proliferation and action of the hydrolytic bacteria, which carry out the treatment 28 of the previously mentioned mixture 23.

Di conseguenza, la miscela 23 arriva al gruppo digestore 2 nelle condizioni più favorevoli per la successiva digestione anaerobica 30. Pertanto, l'impianto 1 sopra descritto è più efficace rispetto agli impianti di tipo noto a parità di altre condizioni e consente una più rapida degradazione della miscela, raggiungendo uno degli scopi dell'invenzione. Consequently, the mixture 23 arrives at the digester group 2 in the most favorable conditions for the subsequent anaerobic digestion 30. Therefore, the plant 1 described above is more effective than the plants of the known type under the same conditions and allows a more rapid degradation of the mixture, achieving one of the objects of the invention.

Il trasferimento della miscela 23 dal contenitore miscelatore 6 al gruppo digestore 2 avviene automaticamente, in tempi prestabiliti durante la giornata. The transfer of the mixture 23 from the mixing container 6 to the digester unit 2 takes place automatically, at predetermined times during the day.

Preferibilmente, il contenitore miscelatore 6 è atto a realizzare il trattamento 28 in condizioni anaerobiche, come anticipato in precedenza. Preferably, the mixing container 6 is suitable for carrying out the treatment 28 under anaerobic conditions, as previously mentioned.

Questo, vantaggiosamente, consente di minimizzare il tenore di ossigeno presente nel contenitore miscelatore 6, in modo che l'eventuale lieve formazione di biogas causata dalla favorita fermentazione nel contenitore miscelatore 6 stesso possa venire convogliata al gruppo digestore 2. This advantageously allows to minimize the oxygen content in the mixing container 6, so that any slight biogas formation caused by the favored fermentation in the mixing container 6 can be conveyed to the digester 2.

Preferibilmente, il contenitore miscelatore 6 comprende mezzi di mescolamento 7 della miscela 23 di tipo noto come, ad esempio, agitatori meccanici. Preferably, the mixing container 6 comprises means 7 for mixing the mixture 23 of a known type such as, for example, mechanical stirrers.

Vantaggiosamente, i suddetti mezzi di mescolamento 7 favoriscono l'omogeneizzazione della miscela stessa, in quanto favoriscono l’azione batterica e limitano i depositi e le incrostazioni nelle varie parti dell’impianto 1. Advantageously, the aforementioned mixing means 7 favor the homogenization of the mixture itself, as they favor bacterial action and limit deposits and encrustations in the various parts of the plant 1.

Preferibilmente, il gruppo di convogliamento 5 comprende anche un dispositivo 8 per triturare le biomasse 21 , che alimenta il contenitore miscelatore 6. Preferably, the conveying unit 5 also comprises a device 8 for shredding the biomass 21, which feeds the mixing container 6.

Vantaggiosamente, il suddetto dispositivo trituratore 8 consente di svolgere l’operazione corrispondente descritta nel metodo 20 dell'invenzione, accelerando l'attacco batterico delle biomasse 21 e favorendo la loro omogeneizzazione. Advantageously, the aforementioned shredder device 8 allows carrying out the corresponding operation described in the method 20 of the invention, accelerating the bacterial attack of the biomass 21 and favoring their homogenization.

Inoltre, le biomasse triturate si mescolano più facilmente alla miscela 23, consentendo di ridurre la potenza assorbita dai mezzi di mescolamento 7 rispetto a quella richiesta negli impianti di tipo noto, a vantaggio dell’efficienza complessiva dell'impianto. Furthermore, the shredded biomass mixes more easily with the mixture 23, allowing to reduce the power absorbed by the mixing means 7 compared to that required in known type plants, to the advantage of the overall efficiency of the plant.

Preferibilmente, il suddetto dispositivo trituratore 8 comprende mezzi per miscelare ed imbibire le biomasse 21 con una prima frazione opportunamente dosata di liquido 22, 25, 25b, non rappresentati ma di per sé noti. Preferably, the aforementioned shredder device 8 comprises means for mixing and soaking the biomass 21 with a suitably dosed first fraction of liquid 22, 25, 25b, not shown but known per se.

In questo modo vantaggiosamente, le biomasse 21 entrano nel contenitore miscelatore 6 inumidite, così da facilitare la loro dispersione nella miscela 23 già presente nel contenitore. In this way, advantageously, the biomasses 21 enter the moistened mixing container 6, so as to facilitate their dispersion in the mixture 23 already present in the container.

Questo consente, vantaggiosamente, di limitare la potenza assorbita dai mezzi di mescolamento 7 sopra menzionati. This advantageously allows to limit the power absorbed by the mixing means 7 mentioned above.

Preferibilmente, il dispositivo trituratore 8 è disposto su un mezzo semovente 8a che consente di prelevare le biomasse 21 e di caricarle nel dispositivo trituratore stesso. Preferably, the shredder device 8 is arranged on a self-propelled means 8a which allows the biomass 21 to be picked up and loaded into the shredder device itself.

Il mezzo semovente 8a viene poi trasferito presso il contenitore miscelatore 6 in modo da scaricarvi le biomasse 21 triturate ed imbibite. The self-propelled vehicle 8a is then transferred to the mixing container 6 so as to unload the crushed and soaked biomasses 21 therein.

Il mezzo semovente 8a è munito di mezzi per caricare il dispositivo trituratore 8 con le biomasse 21 , nonché di mezzi per mettere in comunicazione il dispositivo trituratore 8 con l'impianto 1 , non rappresentati ma di per sé noti. The self-propelled means 8a is equipped with means for loading the shredder device 8 with the biomass 21, as well as with means for putting the shredder device 8 in communication with the plant 1, not shown but known per se.

E’ evidente che, in varianti esecutive dell'invenzione, il dispositivo trituratore 8 può essere di tipo fisso, nel qual caso esso viene collegato direttamente all’impianto 1 ed è munito di una bocca di carico per le biomasse 21. It is evident that, in executive variants of the invention, the shredder device 8 can be of the fixed type, in which case it is connected directly to the plant 1 and is equipped with a loading mouth for the biomass 21.

Preferibilmente, il gruppo di convogliamento 5 prevede anche una linea di alimentazione 9 per trasportare una seconda frazione di liquido 22, 25, 25b al contenitore miscelatore 6 senza passare attraverso il dispositivo trituratore 8. Preferably, the conveying assembly 5 also provides a feed line 9 to transport a second liquid fraction 22, 25, 25b to the mixing container 6 without passing through the shredder device 8.

La suddetta linea di alimentazione 9 può venire connessa ad esempio alla rete idrica e consente di ottenere la prefissata diluizione della miscela all’interno del contenitore miscelatore 6. The aforementioned supply line 9 can be connected for example to the water supply and allows to obtain the predetermined dilution of the mixture inside the mixer container 6.

Preferibilmente, la linea di alimentazione 9 consente anche di convogliare al contenitore miscelatore 6 la frazione liquida 25b del digestato 25 proveniente dal gruppo digestore 2. Preferably, the feed line 9 also allows the liquid fraction 25b of the digestate 25 coming from the digester 2 to be conveyed to the mixing container 6.

Più precisamente, il digestato 25 estratto dal gruppo digestore 2 viene inviato ad un separatore 11 di per sé noto, che ne separa la frazione liquida 25b dalla frazione solida 25a per convogliarla ad una vasca di raccolta 10, dalla quale può venire prelevata per un uso successivo. More precisely, the digestate 25 extracted from the digester unit 2 is sent to a separator 11 known per se, which separates the liquid fraction 25b from the solid fraction 25a to convey it to a collection tank 10, from which it can be taken for use. following.

Vantaggiosamente, l’uso della suddetta frazione liquida 25b per la formazione della miscela 23 consente di recuperare una parte della carica batterica sviluppatasi durante la decomposizione delle biomasse 23, così da accelerare le successive trasformazioni e ridurre il fabbisogno idrico complessivo dell’impianto 1. Advantageously, the use of the aforementioned liquid fraction 25b for the formation of the mixture 23 allows to recover part of the bacterial load developed during the decomposition of biomass 23, so as to accelerate subsequent transformations and reduce the overall water requirement of the plant 1.

Preferibilmente, l'impianto 1 comprende anche un'unità logica di controllo e gestione 3 atta a calcolare la quantità di biomasse 21 e di liquido 22, 25b da introdurre nel contenitore miscelatore 6, tenendo conto anche del tipo di biomasse e di liquido introdotti, così da per ottimizzare il carico del gruppo digestore 2 e massimizzare la formazione di biogas 24. Preferably, the plant 1 also comprises a logic control and management unit 3 suitable for calculating the quantity of biomass 21 and liquid 22, 25b to be introduced into the mixing container 6, also taking into account the type of biomass and liquid introduced, so as to optimize the load of the digester unit 2 and maximize the formation of biogas 24.

L’unità logica 3 consente di controllare i flussi che attraversano l'impianto 1 , così da raggiungere lo scopo di mantenere una prefissata portata richiesta di biogas 24. The logic unit 3 allows you to control the flows that pass through the plant 1, so as to achieve the purpose of maintaining a predetermined required flow rate of biogas 24.

Più precisamente, nota la quantità richiesta di biogas 24 per unità di tempo, i flussi di materiale da introdurre nel contenitore miscelatore 6 vengono determinati in base al fabbisogno di miscela 23 richiesta dal gruppo digestore 2 per ottenere lo sviluppo della suddetta quantità di biogas 24. More precisely, once the required quantity of biogas 24 per unit of time is known, the flows of material to be introduced into the mixer container 6 are determined on the basis of the need for the mixture 23 required by the digester 2 to obtain the development of the aforementioned quantity of biogas 24.

Operativamente, gli addetti caricano un prefissata quantità di biomasse 21 nel dispositivo trituratore 8 dell’impianto 1 , in tempi prestabiliti durante l’intera giornata. Operationally, the workers load a predetermined amount of biomass 21 into the shredder device 8 of plant 1, at predetermined times throughout the day.

Il dispositivo trituratore 8 tritura finemente le biomasse e le imbibisce con il digestato 25 proveniente direttamente dal gruppo digestore 2, con il liquido 25b proveniente dalla vasca di raccolta 10 del gruppo digestore 2 e/o con acqua 22 prelevata dalla rete idrica. The shredder device 8 finely chops the biomasses and soaks them with the digestate 25 coming directly from the digester group 2, with the liquid 25b coming from the collection tank 10 of the digester group 2 and / or with water 22 taken from the water mains.

Le biomasse 21 così macinate ed imbibite vengono quindi trasferite al contenitore miscelatore 6 assieme ad una certa quantità di liquido 22, 25, 25b, per ottenere una miscela 23 con il grado di diluizione desiderato. The biomass 21 thus ground and soaked are then transferred to the mixing container 6 together with a certain quantity of liquid 22, 25, 25b, to obtain a mixture 23 with the desired degree of dilution.

La miscela 23 viene mantenuta nel contenitore miscelatore 6 alla seconda temperatura predefinita. The mixture 23 is kept in the mixing container 6 at the second predefined temperature.

Il depositante la presente invenzione ha constatato che una diluizione delle biomasse nel liquido compresa tra il 10% ed il 15% di sostanza secca ed una temperatura di trattamento di 25°C sono condizioni che consentono la massima efficienza del processo idrolitico. The applicant of the present invention has found that a dilution of the biomass in the liquid comprised between 10% and 15% of dry matter and a treatment temperature of 25 ° C are conditions that allow the maximum efficiency of the hydrolytic process.

La miscela così trattata viene trasferita dal contenitore miscelatore 6 al gruppo digestore 2 e miscelata alla sostanza già presente. The mixture thus treated is transferred from the mixing container 6 to the digester unit 2 and mixed with the substance already present.

Il biogas 24 che si sviluppa viene estratto dal gruppo digestore 2, trattato ed inviato ad un cogeneratore 12 di tipo di per sé noto, per produrre energia elettrica e calore. The biogas 24 that develops is extracted from the digester unit 2, treated and sent to a cogenerator 12 of a per se known type, to produce electricity and heat.

Il digestato 25 della miscela esausta estratta dal gruppo digestore 2 viene inviato al dispositivo 11, che ne separa la frazione liquida 25b da quella solida 25a. The digestate 25 of the exhausted mixture extracted from the digester unit 2 is sent to the device 11, which separates the liquid fraction 25b from the solid fraction 25a.

La frazione liquida 25b viene inviata alla vasca di raccolta 10, dalla quale può venire successivamente prelevata per formare nuova miscela 23. The liquid fraction 25b is sent to the collection tank 10, from which it can be subsequently withdrawn to form new mixture 23.

In base allo sviluppo di biogas 24, l'unità logica di controllo 3 determina la quantità di biomasse 21 e di liquido 22, 25b da introdurre nel contenitore miscelatore 6 per ristabilire il carico del digestore 2, nonché la frequenza di carico. On the basis of the biogas development 24, the control logic unit 3 determines the quantity of biomass 21 and liquid 22, 25b to be introduced into the mixer container 6 to re-establish the load of the digester 2, as well as the loading frequency.

Pertanto, gli addetti dovranno solamente ripristinare il livello del contenitore miscelatore 6 in base alle suddette informazioni. Therefore, the workers will only have to restore the level of the mixer container 6 on the basis of the above information.

Per quanto finora detto, si comprende che la presente invenzione raggiunge tutti gli scopi prefissati. From what has been said so far, it is understood that the present invention achieves all the intended purposes.

In particolare, la triturazione della biomassa prima di introdurla nel gruppo digestore consente di aumentare drasticamente la superficie di attacco batterico, aumentando quindi la velocità di degradazione batterica. In particular, the shredding of the biomass before introducing it into the digester group allows to drastically increase the bacterial attack surface, thus increasing the rate of bacterial degradation.

Anche l’omogeneità della miscela, ottenuta in virtù della miscelazione effettuata durante la triturazione, consente di aumentare la suddetta velocità di degradazione. Even the homogeneity of the mixture, obtained by virtue of the mixing carried out during the shredding, allows to increase the aforementioned degradation rate.

La triturazione della biomassa favorisce anche l’ottenimento di una miscela omogenea, consentendo di ridurre la potenza assorbita dai mezzi di mescolamento del contenitore miscelatore. The shredding of the biomass also favors the obtaining of a homogeneous mixture, allowing to reduce the power absorbed by the mixing means of the mixing container.

Inoltre, il trattamento della miscela a condizioni che favoriscono la fase idrolitica permettono di rendere questa fase più efficace e veloce, nonché di ottenere una miscela predigestata facilmente degradabile nel gruppo digestore. Furthermore, the treatment of the mixture under conditions that favor the hydrolytic phase make it possible to make this phase more effective and faster, as well as to obtain a pre-digested mixture that is easily degradable in the digester group.

Ciascuno di questi aspetti contribuisce ad aumentare l'efficacia dell'impianto dell'invenzione rispetto agli impianti di tipo noto. Each of these aspects contributes to increasing the effectiveness of the plant of the invention with respect to known types of plants.

La maggior omogeneizzazione della miscela introdotta nel gruppo digestore consente anche di ridurre i depositi che si formano in quest’ultimo, riducendo drasticamente la frequenza della manutenzione. The greater homogenization of the mixture introduced into the digester group also allows to reduce the deposits that form in the latter, drastically reducing the frequency of maintenance.

Inoltre, il controllo della quantità del biogas prodotto, nonché delle biomasse e del liquido introdotti nel contenitore miscelatore, consente di massimizzare la quantità di biogas che si sviluppa nel digestore, mantenendone altresì costante la portata. Furthermore, the control of the quantity of biogas produced, as well as of the biomass and liquid introduced into the mixer container, allows to maximize the quantity of biogas that develops in the digester, also keeping the flow rate constant.

In fase esecutiva, al metodo ed all'impianto dell'invenzione potranno essere apportate ulteriori modifiche o varianti che, quantunque non descritte e non rappresentate nei disegni qualora dovessero rientrare nell'ambito della rivendicazioni che seguono, si dovranno ritenere tutte protette dal presente brevetto. During the execution phase, further modifications or variations may be made to the method and to the plant of the invention which, although not described and not represented in the drawings, should they fall within the scope of the following claims, they must all be considered protected by this patent.

Claims

CLAIMS 1) Method (20) for the production of biogas (24), comprising the following operations: - preparing (32) a mixture (23) of biomass (21) and a liquid (22, 25, 25b); - subjecting said mixture (23) to an anaerobic bacterial digestion process (30) at a first predetermined temperature, suitable for favoring the formation of said biogas (24); characterized in that said preparation (32) of said mixture (23) comprises: - a shredding (27) of said biomass (21) to be mixed; - a treatment (28) of said mixture (23) at a second predetermined temperature, different from said first temperature and able to favor the proliferation and action of the hydrolytic bacteria present in said mixture (23).

2) Method (20) according to claim 1) characterized by the fact that said treatment (28) comprises a mixing operation (29).

3) Method (20) according to any one of claims 1) or 2) characterized in that said shredding (27) is suitable for reducing said biomass (21) into fragments having a maximum size equal to 4 mm.

4) Method (20) according to any one of the preceding claims characterized in that said shredding (27) takes place at least in part during the mixing (26) of said biomass (21) with said liquid (22, 25, 25b).

5) Method (20) according to any one of the preceding claims characterized in that said liquid (22, 25, 25b) comprises the liquid fraction (25b) of the digestate (25) obtained from the mixture (23) after said anaerobic digestion (30) .

6) Method (20) according to any one of the preceding claims characterized in that said second temperature is equal to 25 ° C.

7) Plant (1) for the production of biogas (24) by anaerobic bacterial degradation of biomass (21), comprising: - a digester group (2) to contain a mixture (23) of said biomass (21) with a liquid ( 22, 25, 25b), associated with control means for maintaining said mixture (23) at a first predetermined temperature suitable for favoring the formation of said biogas (24); - a group for conveying (5) of said mixture (23) towards said digester group (2); - extraction means (4) of said biogas (24) from said digester group (2); characterized in that said conveying unit (5) comprises: - a mixing container (6) for containing said mixture (23); - control means associated with said mixing container (6) to maintain said mixture (23) at a second predetermined temperature, different from said first temperature and able to favor the proliferation and action of the hydrolytic bacteria present in said mixture (23) ; - a shredder device (8) for said biomass (21), which feeds said mixer container (6).

8) Plant (1) according to claim 7) characterized in that said mixing container (6) comprises mixing means (7) of said mixture (23).

9) Plant (1) according to any one of claims 7) or 8) characterized in that said shredder device (8) comprises means for mixing and soaking said biomass (21) with a first fraction of said liquid (22, 25, 25b ).

10) Plant (1) according to any one of claims 7) to 9) characterized in that said conveying unit (5) comprises a feed line (9) to convey a second fraction of said liquid (22, 25, 25b ) directly to said mixing container (6). 1 1) Plant (1) according to any one of claims 7) to 10) characterized in that it comprises a logical control and management unit (3) suitable for calculating the quantity of biomass (21) and liquid (22, 25, 25b) to be introduced into said mixing container (6) to maintain a predetermined flow rate of biogas (24), provided with means for signaling said calculated quantity to an employee.