ANAERO b ICA
Dai rifiuti organici
al compost attraverso la
digestione anaerobica
A NDREA C RISTOFORETTI , D ANIELA bONA , LORENZO F ORLIN , S IL VIA S IL VESTRIA partire dal 2010 presso l’impianto pilota di compostaggio della FEM vengono condotte prove sperimentali di digestione anaerobica a secco della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) e di compostaggio del dige- stato ottenuto, con i seguenti obiettivi: • verificare l’affidabilità e l’efficacia del pro-
cesso di digestione anaerobica a secco della FORSU in reattore discontinuo; • mettere a punto tecniche di pretrattamen-
to della FORSU tali da garantire stabilità al processo ed elevate rese produttive; • valutare l’influenza delle metodologie di
processo sulle rese produttive di biogas (quantità di ricircolo, modalità di impiego del percolato, durata delle fasi);
• individuare tecniche e metodologie di com- postaggio del digestato idonee a garantire
il controllo degli odori, la rapida stabilizza- zione dei materiali a processo e la qualità dei prodotti finiti.
Per la gestione dei processi anaerobici vie- ne utilizzato un digestore pilota in scala reale (volume utile 17 mc) acquisito con un finanzia- mento del Servizio Energia della PAT (foto 1). Si tratta di un modulo parallelepipedo in cemen- to armato coibentato e riscaldato, a tenuta di gas, dotato di sistema di raccolta e ricircolo dei percolati e di una serie di sonde e stru- menti per il controllo e il governo del processo (analizzatori di gas, misuratori di pressione e temperatura, software di gestione).
Per le prove di compostaggio ci si avvale delle strutture dell’impianto pilota di compostaggio della FEM, realizzato nel 2004 ed utilizzato per fini sperimentali e didattici ma anche per il re-
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D AI RIFIUTI ORGANICI AL COMPOST A TTRA VERSO LA DIGESTIONE ANAERO b ICAFEM > CENTRO TRASFERIMENTO TECNOLOGICO > RAPPORTO 2012 > LE RELAZIONI
cupero dei rifiuti organici prodotti in Fondazio- ne (scarti di manutenzione del verde, dell’atti- vità enologica, dei laboratori, ecc.).
In una prima fase dell’attività sono state mes- se a punto le metodologie di pretrattamen- to dei materiali e di conduzione dei processi biologici, mentre in una seconda fase è stata verificata la ripetibilità dei risultati ottenuti. La sperimentazione è tuttora in corso e prose- guirà con la verifica di aspetti specifici quali il bilancio di materia e dei reflui liquidi e con l’impostazione di nuove prove per la riduzione del digestato ricircolato e la caratterizzazione e l’utilizzazione del biogas.
L’articolazione dei processi messi a punto e verificati viene riassunta nello schema di fig. 1. La FORSU utilizzata proviene dalla raccolta differenziata porta a porta del Comune di San
Michele all’Adige, il materiale strutturante è co- stituito da ramaglie di potatura del verde della FEM opportunamente triturate. La fase aero- bica preliminare aumenta la temperatura delle masse (esotermia dovuta alle reazioni biochi- miche) e conferisce alla FORSU condizioni standard stabili e pronte alla trasformazione anaerobica. L’utilizzo del digestato in misce- la al materiale in uscita dalla fase aerobica ha lo scopo di inoculare microrganismi anaerobi. Sul mix in entrata alla digestione si procede anche alla correzione del pH della miscela mediante l’aggiunta di calce spenta (fino a re- azione leggermente alcalina, quella più idonea allo sviluppo dei microrganismi anaerobi). La matrice così ottenuta (50% in peso di FORSU + strutturante e 50% di digestato) viene ali- mentata a mezzo di pala meccanica nel dige- store. Ultimato il carico il modulo viene chiuso ermeticamente, grazie al portellone munito di guarnizione pneumatica, vengono impostati i cicli di irrigazione con percolato riscaldato e viene attivato il sistema di riscaldamento a serpentine annegate nel pavimento e nelle pareti per il mantenimento di temperature del- la massa attorno a 37°C (mesofilia).
L’evoluzione dei processi anaerobici nelle prove, quantomeno quelle gestite in maniera analoga, è risultata molto regolare e costante: in poche ore l’ossigeno presente nel digesto- re viene completamente consumato e quasi contestualmente prende avvio la produzione di metano che in alcuni giorni raggiunge per- centuali superiori a 50. Nelle primissime fasi si assiste ad una notevole produzione di CO2, mentre in seguito e per buona parte del pro- cesso il gas prodotto risulta composto per cir- ca il 40% da questa e per circa il 60% da me- tano. Le rese produttive di biogas di tre pro- ve consecutive gestite secondo il protocollo descritto in precedenza si sono rivelate molto interessanti, circa 300 Nmc di biogas per ton- nellata di SV di mix e circa 620 Nmc/t di SV di mix “fresco”, quest’ultimo valore superiore a quelli riportati dalla bibliografia per sistemi anaerobici a secco discontinui (530 Nmc/t di SV di mix “fresco) e comparabile con quelli ottenibili nei processi ad umido in continuo ri- tenuti in assoluto i più performanti (650 Nmc/t di SV di FORSU). Dopo circa 30-35 giorni di processo la produzione di biogas cala visto- samente e pertanto si procede allo scarico del reattore e all’avvio di una nuova prova. Per il trattamento del digestato prodotto e 1 Il digestore
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DAI RIFIUTI ORGANICI AL COMPOST A
TTRA
VERSO LA DIGESTIONE ANAERObICA
froM orgAniC wASTe To CoMPoST Through AnAerobiC digeSTion At the Fondazione Mach anaerobic digestion tests of OMSW are carried out to check the reliability, effi cacy and performance of the batch reactor dry process (pilot module on a real scale) with the use of specifi c pre-treatment techniques. Tests are carried out on the digested product in order to prepare a composting process targeted at containing the emission of odours and the rapid biological stabilisation of materials. The results of three-year trials have showed that through aerobic pre-treatment of OMSW, correction of the pH of mixtures and conduction of the process in mesophilous conditions with leachate irrigation, the production yield of dry digestion is satisfactory in terms of biogas and higher than has taken place previously. As regards the composting of the digested product, it has emerged clearly that this can be more rapid and technologically simplifi ed as compared to the treatment of “fresh” matrices”.
FIG. 1 non ricircolato sono state testate diverse so-
luzioni di compostaggio, con l’obiettivo di una rapida stabilizzazione della sostanza organi- ca ed il controllo delle emissioni odorigene. Dalle prove è emerso che i tempi necessari per il raggiungimento di una buona stabilità biologica sono circa dimezzati rispetto a quelli necessari per il trattamento di matrici fresche come la FORSU (45 giorni anziché 90), men- tre la produzione di odori, molto intensa nelle prime fasi di processo, cala rapidamente fi - no a quasi scomparire dopo 10-50 giorni pur adottando un gestione molto semplifi cata (cu- mulo rivoltato senza aerazione forzata). Le conclusioni che si possono trarre dall’atti- vità sperimentale fi nora condotta sono che la digestione anaerobica a secco in discontinuo si dimostra effi cace per il trattamento della FORSU quando vengono applicate idonee tecniche di pretrattamento ed adeguate me- todologie di gestione del processo. Le rese produttive in biogas sono soddisfacenti, più elevate di quanto fi nora assunto ed il con- fronto con la digestione ad umido, ritenuta la più effi cace, è certamente possibile. Per quanto attiene il compostaggio del digestato è emerso in maniera chiara che le dinamiche sono molto diverse dal trattamento di matri- ci fresche, rendendo possibili semplifi cazioni tecnologiche ed auspicabile un adeguamento normativo per l’abbreviazione dei tempi mi- nimi di processo rispetto ai 90 giorni previsti
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