BIOMAN – Ultrasuoni per la digestione della biomassa
- L’energia prodotta dal biogas è una delle risorse rinnovabili più importanti ed è subordinata a un approvvigionamento di substrati e materiali di scarto compatibile con l’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 di potenza sono un metodo comprovato per migliorare la digestione della biomassa e aumentare così significativamente la resa di biogas.
Produzione di biogas con circuito di reiniezione
BIOMAN
I materiali di scarto biologici, come il letame e i residui agricoli, offrono una risorsa abbondante 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 metanigeno, i benefici economici derivanti dalla gestione di un impianto di biogas sono spesso troppo esigui per renderlo economicamente redditizio, a causa della bassa resa di biogas per tonnellata. È stato dimostrato che i pretrattamenti (ad esempio meccanici, termici, chimici e biologici) sono utili per migliorare la resa di biogas (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). Nel progetto Bioman viene studiato un concetto di trattamento per il circuito di reiniezione, con l’obiettivo di aumentare la resa di biogas per tonnellata di biomassa di scarto, a condizione 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 alle PMI membri del consorzio di immettere sul mercato soluzioni complete e permetterà al settore agricolo di gestire impianti di biogas alimentati direttamente con letame bovino e paglia.
Il circuito di reiniezione
Il “circuito di reiniezione” serve a produrre biogas da substrati recalcitranti a basso contenuto energetico e con un elevato contenuto di lignocellulosa, combinando una serie di trattamenti meccanici ed enzimatici; si veda la Figura 1. La riduzione dimensionale, gli ultrasuoni e i trattamenti enzimatici sono tecnologie da utilizzare nel circuito di reiniezione e saranno applicati alle biomasse predigerite e disidratate prima del ricircolo al reattore di biogas, con particolare attenzione alla sostenibilità economica complessiva (Uellendahl et al. 2013).
Ringraziamenti
BIOMAN è finanziato dal Settimo programma quadro dell’Unione europea, gestito da REA – Agenzia esecutiva per la ricerca: (FP7/2007-2013) nell’ambito della convenzione di sovvenzione n0 FP7-SME-2012, 315.664, “BIOMAN”.
Informazioni utili
Che cos’è il biogas e da che 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. È una fonte di energia rinnovabile e in molti casi ha un’impronta di carbonio molto ridotta.
Poiché il metano, l’idrogeno e il monossido di carbonio (CO) possono essere bruciati 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 tramite un motore a gas.
Perché è necessario il pretrattamento per la produzione di biogas?
I materiali di scarto biologici, come il letame e i residui agricoli, contengono un’elevata quantità di fibre (5–80% della sostanza secca) con un basso potenziale metanigeno, che spesso rende gli impianti di biogas poco redditizi a causa della bassa resa di biogas per tonnellata. I pretrattamenti (meccanici, termici, chimici e biologici) vengono utilizzati per migliorare la resa.
Quale ruolo svolgono gli ultrasuoni di potenza nella digestione della biomassa?
Gli ultrasuoni di potenza sono un metodo comprovato per migliorare la digestione della biomassa e aumentare significativamente la resa di biogas. All’interno del circuito di reiniezione, gli ultrasuoni sono una delle principali tecnologie di disgregazione applicate insieme alla riduzione dimensionale e ai trattamenti enzimatici.
Come posso trovare il sistema a ultrasuoni adatto al mio processo?
Hielscher offre processori a ultrasuoni da laboratorio e di grado industriale (fino a 16.000 W) e discuterà con voi le vostre esigenze specifiche per fornire un sistema adatto al vostro impianto di digestione o pretrattamento.
La sonicazione migliora la digestione aerobica dei fanghi attivi di supero?
La sonicazione è un metodo efficace per migliorare la digestione dei fanghi. Gli ultrasuoni migliorano il processo aumentando la disgregazione delle pareti cellulari e la biodisponibilità del substrato, il che nella digestione anaerobica aumenta la resa di metano per tonnellata di biomassa di scarto. Nella digestione aerobica dei fanghi attivi di supero (WAS), lo stesso meccanismo di sonicazione accelera anche la disgregazione e l’idrolisi e può ridurre il volume dei fanghi. Scoprite i vantaggi del trattamento a ultrasuoni nella digestione aerobica dei fanghi attivi di supero (WAS)!
Bibliografia/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, dalla scala di laboratorio alla scala industriale.