BIOMAN – Ultrasuoni per la digestione della biomassa
- L'energia prodotta dal biogas è una delle più importanti risorse rinnovabili ed è condizionata da un'offerta di substrati e materiali di scarto compatibile con un uso responsabile dei terreni coltivabili e con una produzione sicura di alimenti e mangimi.
- BIOMAN è un progetto finanziato dall'UE per lo studio di diverse strategie e tecnologie di pretrattamento fisico ed enzimatico per gli impianti di biogas.
- Gli ultrasuoni sono un metodo comprovato per migliorare la digestione della biomassa e quindi per aumentare in modo significativo la produzione di biogas.
BIOMAN
I materiali biologici di scarto come il letame e i residui agricoli offrono un'abbondante risorsa per la produzione, in Europa e nel mondo. Tuttavia, poiché questi substrati contengono un'elevata quantità di fibre (5-80% del contenuto di sostanza secca) con un basso potenziale di metano, i benefici economici per il funzionamento di un impianto di biogas sono spesso troppo bassi per essere economicamente redditizi a causa della bassa resa di biogas per tonnellata. Per migliorare la resa in biogas, è stato dimostrato che i pretrattamenti (ad esempio, meccanici, termici, chimici e biologici) sono vantaggiosi (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). Nel progetto Bioman, viene studiato un concetto di trattamento per il circuito di reimmissione con l'obiettivo di aumentare la resa di biogas per tonnellata di biomassa di scarto, con il prerequisito che i benefici del trattamento superino i costi operativi per garantire la sostenibilità economica.
BIOMAN svilupperà per una serie di PMI strategie e tecnologie di pretrattamento fisico ed enzimatico per gli impianti di biogas. Ciò consentirà ai membri del consorzio di PMI di portare sul mercato soluzioni complete e di consentire al settore agricolo di gestire impianti di biogas direttamente su letame e paglia di bovini.
Il ciclo di reiniezione
“Il ciclo di reimmissione” ́ è per la produzione di biogas da substrati recalcitranti a basso contenuto energetico con un alto contenuto di lignocellulosa, combinando una serie di trattamenti meccanici ed enzimatici (vedi Figura 1). Il ridimensionamento, gli ultrasuoni e i trattamenti enzimatici sono tecnologie da utilizzare nel circuito di reimmissione e saranno applicati alle biomasse pre-digerite e disidratate prima del ricircolo nel reattore di biogas e l'obiettivo principale è la sostenibilità economica complessiva (Uellendahl et al. 2013).
Riconoscimento
BIOMAN è finanziato dal Settimo Programma Quadro dell'Unione Europea, gestito da REA – Agenzia esecutiva di ricerca(FP7/2007-2013) con l'accordo di sovvenzione n. FP7-SME-2012, 315664, “BIOMAN”.
Particolarità / Cose da sapere
Che cos'è il biogas e da cosa è composto?
Il biogas è una miscela di gas prodotta dalla decomposizione della materia organica in assenza di ossigeno. I suoi componenti principali sono il metano (CH₄) e l’anidride carbonica (CO₂). I componenti principali del biogas sono il metano (CH₄) e l’anidride carbonica (CO₂). Il biogas può essere prodotto da materie prime quali scarti agricoli, letame, rifiuti urbani, materiale vegetale, acque reflue, rifiuti verdi o scarti alimentari. Si tratta di una fonte di energia rinnovabile che, in molti casi, presenta un’impronta di carbonio molto ridotta.
Poiché il metano, l'idrogeno e il monossido di carbonio (CO) possono essere combinati o ossidati con l'ossigeno, il biogas viene utilizzato come fonte di energia rinnovabile. Questa energia viene utilizzata principalmente come combustibile e per il riscaldamento oppure viene convertita in elettricità e calore attraverso un motore a gas.
Perché è necessario un pretrattamento per la produzione di biogas?
I rifiuti biologici, quali il letame e i residui agricoli, contengono un’elevata quantità di fibre (dal 5 all’80% della sostanza secca) con un basso potenziale di produzione di metano, il che spesso rende gli impianti di biogas non redditizi a causa della scarsa resa di biogas per tonnellata. Per migliorare la resa si ricorre a trattamenti preliminari (meccanici, termici, chimici e biologici).
Che ruolo svolge l'ultrasonica ad alta potenza nella digestione della biomassa?
Gli ultrasuoni ad alta potenza sono un metodo collaudato per migliorare la digestione della biomassa e aumentare in modo significativo la resa di biogas. Nell’ambito del ciclo di reiniezione, gli ultrasuoni rappresentano una delle principali tecnologie di disintegrazione applicate insieme alla frantumazione e ai trattamenti enzimatici.
Come posso trovare il sistema a ultrasuoni più adatto al mio processo?
Hielscher offre processori a ultrasuoni per uso di laboratorio e industriale (fino a 16.000 W) ed è pronta a valutare le vostre esigenze specifiche per fornirvi un sistema adatto al vostro impianto di digestione o pretrattamento.
La sonicazione migliora la digestione aerobica dei fanghi attivi di scarto?
La sonicazione è un metodo efficace per migliorare la digestione dei fanghi. Gli ultrasuoni migliorano il processo aumentando la rottura delle pareti cellulari e la biodisponibilità del substrato, il che, nella digestione anaerobica, aumenta la resa di metano per tonnellata di biomassa di scarto. Per la digestione aerobica dei fanghi attivi di scarto (WAS), lo stesso meccanismo di sonicazione accelera anche la disintegrazione e l’idrolisi e può ridurre il volume dei fanghi. Scopri i vantaggi del trattamento a ultrasuoni nella digestione aerobica WAS!
Letteratura/riferimenti
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensioni industriali.
