Disgregazione a ultrasuoni delle deiezioni animali prima della digestione anaerobica

La disgregazione a ultrasuoni aumenta la resa in metano (CH₄) , riduce il tempo di ritenzione dei solidi (SRT) e migliora le prestazioni complessive della digestione anaerobica. Questo risultato deriva dalla disgregazione dei biosolidi e delle cellule batteriche nelle deiezioni animali e dal rilascio dei componenti intracellulari dovuto alla solubilizzazione della materia particolata. I reattori a ultrasuoni Hielscher per il pretrattamento delle deiezioni animali consentono di ottenere più metano (biogas) e una maggiore domanda chimica di ossigeno solubile (SCOD) nella digestione anaerobica.

Digestione anaerobica delle deiezioni animali

I rifiuti di origine animale vengono sottoposti a digestione anaerobica per ridurre il contenuto di materia organica, gli odori e le emissioni di gas serra dai sistemi coperti. Un altro potenziale beneficio è la riduzione degli agenti patogeni presenti nelle deiezioni. I tipici rifiuti di origine animale destinati alla digestione sono le deiezioni suine (deiezioni di maiali, deiezioni di suini da ingrasso), le deiezioni dei bovini da latte o dei bovini da carne allevati in recinti di ingrasso, le deiezioni di polli e tacchini, il materiale raschiato dalle fosse di raccolta, i liquami, le acque di ruscellamento dei recinti di ingrasso e gli effluenti delle deiezioni.

Disgregazione a ultrasuoni

La cavitazione ultrasonica disgrega i solidi organici e aumenta la quantità di substrato organico disciolto, nonché la velocità di degradazione e la digeribilità dei biosolidi durante il processo di digestione anaerobica. Questo pretrattamento rende disponibile una maggiore superficie per la successiva digestione anaerobica. Il risultato è una migliore conversione delle particelle di biosolidi in biogas. Ciò migliora la biodegradabilità, aumenta la resa in biogas e incrementa la domanda chimica di ossigeno solubile (SCOD).

Reattori a ultrasuoni

Hielscher fornisce disgregatori a ultrasuoni per il pretrattamento in linea di portate volumetriche piccole e grandi. Tutti i reattori a ultrasuoni sono progettati per funzionare in continuo (24 ore/7 giorni/365 giorni), per il massimo utilizzo delle apparecchiature. A seconda di fattori quali la composizione dei rifiuti, i solidi totali (TS) o il tempo di ritenzione dei solidi nel digestore, la potenza richiesta alle apparecchiature varia tra 2 e 10 kW per 1 m³/ora nella maggior parte degli impianti. Le sonde a ultrasuoni e le geometrie dei reattori Hielscher sono ottimizzate sulla base di molti anni di esperienza pratica nel pretrattamento di rifiuti e fanghi prima della digestione. Questo è importante, poiché la configurazione dei parametri di sonicazione e la progettazione idraulica hanno un impatto significativo sull’effetto di disgregazione. I reattori a ultrasuoni Hielscher consentono di trattare materiale più viscoso (meno diluito), aumentando l’efficienza del processo. Inoltre, i dispositivi a ultrasuoni Hielscher presentano un’eccellente efficienza elettrica, superiore all’81% – con conseguenti prestazioni di disgregazione più elevate. L’utilizzo di un maceratore prima della sonicazione riduce le dimensioni delle particelle più grandi e delle fibre e migliora l’uniformità del materiale in ingresso nel sistema a ultrasuoni.

Co-digestione di miscele di rifiuti

I benefici della disgregazione a ultrasuoni prima della digestione si estendono oltre le deiezioni animali. Il trattamento a ultrasuoni migliora l’idrolisi nella co-digestione delle deiezioni con rifiuti alimentari, fanghi di depurazione urbani o persino glicerina grezza proveniente dalla produzione di biodiesel. La disgregazione a ultrasuoni come pretrattamento prima della co-digestione mesofila o termofila consente di ottenere rese volumetriche in metano significativamente più elevate, livelli inferiori di H₂S (odore) e minori concentrazioni di ammoniaca nell’effluente rispetto al materiale non sottoposto a sonicazione. Piccole quantità di glicerina (dal 4 al 6%) aggiunte alle deiezioni prima della disgregazione a ultrasuoni determinano un aumento significativo della produzione di biogas.

Benefici del trattamento a ultrasuoni

Un effetto evidente della disgregazione a ultrasuoni è l’aumento della resa in biogas. Tuttavia, risparmi ancora maggiori derivano dalla riduzione dei costi di trasporto su camion e di disidratazione dovuta alla riduzione dei rifiuti dopo la digestione del materiale. Tempi di ritenzione più brevi aumentano la capacità del digestore e possono contribuire a evitare l’installazione di un digestore aggiuntivo. La riduzione degli odori dovuta a livelli inferiori di H₂S e la minore presenza di ammoniaca nell’effluente hanno rilevanza ambientale.

Installazione e adeguamento degli impianti esistenti

I reattori a ultrasuoni Hielscher possono essere facilmente integrati in nuovi progetti o aggiunti ai digestori anaerobici esistenti. Potete verificare gli effetti sul vostro materiale di scarto su piccola scala, ad esempio utilizzando un sistema UIP2000 (20kHz, 2000 watt) con sonda cascatrode e reattore con cella di flusso. Il design modulare dei sistemi a ultrasuoni ad alta capacità (ad esempio 10x UIP4000, 40 kilowatt) consente un’installazione flessibile e un potenziamento graduale. In particolare, nell’adeguamento dei digestori esistenti, i costi delle apparecchiature di sonicazione vengono ammortizzati rapidamente grazie ai risparmi sui costi e ai ricavi del biogas. Contattateci per informazioni gratuite!

Biogas – Energia rinnovabile

Il biogas è una fonte di energia rinnovabile rispettosa dell’ambiente. Mentre il biodiesel e il bioetanolo vengono prodotti principalmente da colture alimentari o non alimentari, il biogas da deiezioni utilizza un prodotto di scarto dell’attività agricola. Il biogas non richiede distillazioni ad alto consumo energetico né sostanze chimiche aggressive e ha un’impronta di carbonio molto ridotta. La digestione anaerobica assistita da ultrasuoni produce energia pulita, ecologica e rinnovabile per molte aziende zootecniche, a un costo competitivo rispetto ai prezzi commerciali del gas naturale o inferiore a essi.