La produzione di biogas dai liquami di suini avviene attraverso un processo di digestione anaerobica, che è una forma di decomposizione batterica della materia organica in assenza di ossigeno. Questo processo di digestione si svolge in due fasi: una prima fase di idrolisi, in cui gli enzimi presenti nei liquami di maiali scindono i composti organici più complessi in composti organici più semplici, e una seconda fase di fermentazione, in cui i batteri anaerobi convertono questi composti organici semplici in biogas.
Il biogas prodotto dai liquami di maiali è composto principalmente da metano (CH4) e anidride carbonica (CO2), ma può contenere anche piccole quantità di altri gas come l’azoto (N2), l’ossigeno (O2) e vapore acqueo (H2O). Il contenuto di metano nel biogas prodotto dai liquami di maiali può variare a seconda delle condizioni operative del processo di digestione anaerobica, ma in genere si situa intorno al 60%.
La produzione di biogas dai liquami di suini presenta numerosi vantaggi ambientali ed economici. In primo luogo, permette di valorizzare i liquami stessi, che altrimenti dovrebbero essere smaltiti in modo costoso e poco sostenibile per l’ambiente. Inoltre, consente di ridurre le emissioni di gas serra, poiché il metano prodotto dalla digestione anaerobica dei liquami è catturato e utilizzato come combustibile all’interno di cogeneratori per la produzione di energia termica ed elettrica.
Un triplice risparmio
La cogenerazione è produzione combinata d’energia elettrica ed energia termica. Un motore a scoppio viene collegato con un generatore elettrico che produce, in questo modo, energia elettrica. Il motore a scoppio, nel corso del suo funzionamento, genera calore: nei cilindri, nell’olio lubrificante, nei gas di scarico. Questo calore, che normalmente viene disperso nell’ambiente, è completamente recuperato e convertito a sua volta in energia termica attraverso gli scambiatori di calore. Si ottiene in questo modo un triplice risparmio: risparmio energetico, risparmio economico, risparmio ambientale.
Se confrontiamo l’efficienza rispetto alla produzione separata dell’energia elettrica nelle centrali termoelettriche e del calore in caldaia, scopriamo che la cogenerazione ha un consumo di combustibile inferiore del 30-40%.
Questo significa risparmio economico e riduzione delle emissioni in atmosfera.
I moduli di cogenerazione con motori endotermici abbinano altissime prestazioni (rendimento elettrico fino al 42%) ed affidabilità (96% di efficienza per una vita utile di 120.000 ore) ai più bassi costi d’investimento e d’esercizio.
Composizione dell’impianto
Un impianto di valorizzazione energetica del biogas è composto da:
- una sezione di alimentazione;
- una sezione di digestione del biogas;
- una sezione di cogenerazione.
La sezione di cogenerazione è costituita da:
- sistema di trattamento del biogas;
- scambiatore di calore centralizzato con doppia pompa di circolazione, tubazioni, valvole;
- sezione di trasformazione ed erogazione dell’energia elettrica.
Il cogeneratore, cuore dell’impianto, è costituito dal motore alimentato a biogas e da un alternatore per la produzione di energia elettrica rinnovabile.
Da biogas a biometano
La produzione di biogas dai liquami suini può rappresentare un’opportunità economica interessante per gli agricoltori, che possono utilizzarlo sia per autoprodurre energia elettrica e termica sia, lavorandolo ulteriormente, per trasformarlo in biometano.
Il treno di trattamento del biogas per la conversione (upgrading) in metano consiste in un pre-trattamento di purificazione, nel sistema di upgrading (separazione della CO2 dallo stream di CH4) ed un post-trattamento.
Pre-trattamento: Il pre-trattamento è la fase di purificazione del biogas dalle sostanze inquinanti, principalmente l’acido solforico e l’ammoniaca. Il biogas viene disidratato grazie ad un processo di raffreddamento dello stesso.
Upgrading: Esistono varie tecnologie sul mercato inerenti la cattura della CO2, ognuna delle quali ha specificità tecnologiche ed applicazioni dedicate in base alla tipologia di biogas che si intende trattare, nonché all’utilizzo del biometano e dell’anidride carbonica che si desidera perseguire. Tra le tecnologie disponibili citiamo l’assorbimento ad acqua, il Psa (Pressure Swing Absorption), le membrane ed i reagenti chimico-fisici.
Cpl Concordia, a seguito di una dettagliata analisi, è in grado di proporre la migliore soluzione tecnologica.
Post-trattamento: Alla fine del processo è quindi necessario un post-trattamento, che consiste nella completa disidratazione del biometano prodotto con tecnologia di setacci molecolari e, nel passaggio conclusivo, dai carboni attivi, che trattengono residui inquinanti che possono aver superato la depurazione precedente. Il biometano prodotto, a questo punto, viene esaminato in un banco di analisi e, se in conformità alla norma Uni 11537, può venire odorizzato conformemente alla Uni 7133, immesso in rete, accumulato in un carro bombolaio per la distribuzione del CNG o liquefatto in Bio-GNL, a seconda dell’uso che se ne voglia fare con il relativo incentivo previsto dalla normativa.
La purificazione del biogas in biometano avviene attraverso un processo di separazione fisica del metano dagli altri gas presenti nel biogas chiamato “strippaggio”; il processo di purificazione prevede l’utilizzo di filtri, compressori, refrigeratori e separatori di membrana.
Il biometano può essere così utilizzato come biocarburante per autotrazione, come fonte di energia termica, per la produzione di energia elettrica, per il riscaldamento degli edifici e, quando possibile, immesso direttamente in rete. Inoltre, il biometano è una fonte di energia locale e sostenibile, che può contribuire alla riduzione delle importazioni di gas naturale e alla promozione dello sviluppo sostenibile del territorio.
Controllo remoto
I sistemi di controllo remoto giocano in questo settore un ruolo fondamentale per garantire la piena operatività del sistema, utilizzo di sistemi di telecontrollo e auditing possono sostenere l’operatività stessa, i cui valori minimi si traducono in:
Telecontrollo metering and auditing: software e apparecchiature di automazione, telegestione e monitoraggio remoto dell’impianto di biometano.
Software di manutenzione dedicati: Il software, composto da una piattaforma per la pianificazione e gestione della manutenzione, integra funzioni di Asset information, Ticket e Reporting & KPI. Il sistema opera in simbiosi con il data collector dal quale riceve le informazioni per la pianificazione degli interventi.
Software serviceplants: Una piattaforma dedicata a monitoraggio, previsione, controllo ed ottimizzazione delle performance, fondamentale per guidare l’azienda verso comportamenti virtuosi dal punto di vista della gestione delle risorse energetiche, al fine di conseguire il massimo risultato in termini economici.
Contact center e control room: L’attività Contact Center consente la raccolta dei contatti 24h per 365 giorni l’anno, nel rispetto degli SLA della Uni 11200 e consiste nella presenza costante di operatori qualificati, di un numero verde dedicato, di un sistema collaudato, avanzato ed integrato con tutte le componenti del sistema informativo di gestione del servizio (anagrafiche, agende, etc.), il tutto in una completa tracciabilità e trasparenza a tutela dei nostri Clienti.
Una risorsa vantaggiosa
La produzione di biogas da reflui suinicoli rappresenta quindi una soluzione vantaggiosa per la gestione sostenibile degli effluenti zootecnici e per la produzione di energia rinnovabile; la purificazione del biogas in biometano consente di ottenere un carburante a basse emissioni di CO2 che può essere utilizzato in alternativa al gas naturale fossile e la sua produzione ed utilizzo possono contribuire alla riduzione dell’impatto ambientale della gestione dei rifiuti, alla lotta contro il cambiamento climatico e alla creazione di nuove opportunità economiche per gli agricoltori e gli allevatori.
