Considerazioni conclusive sul pre-trattamento

Le prove condotte in ambiente acido hanno fatto rilevare percentuali di abbattimento dei polifenoli, sia per le sanse sia per le acque di vegetazione, comprese tra il 20% ed il 40%. Ciò è dovuto verosimilmente al fatto che la dissociazione del perossido in ambiente acido, senza alcun catalizzatore, è estremamente lenta, per cui non si ha una sufficiente produzione dei radicali idrossilici, responsabili della rimozione delle sostanze refrattarie presenti in tali reflui. In considerazione di ciò, le successive sperimentazioni sono state condotte operando in condizioni basiche; i risultati sono stati più che soddisfacenti in tutte le condizioni testate. In particolare, si può affermare che il processo risente positivamente dell‘influenza del pH a cui sono condotte le prove, soprattutto nel range 9-11, sia per le sanse che per le acque di

vegetazione; dosaggi superiori a 0.75 gH2O2/gCOD, non forniscono, a scapito dei costi maggiori

che occorrerebbe sostenere, delle rese sostanzialmente migliori di quanto si riscontra con i

dosaggi più bassi, inoltre già con valori dell‘ordine di 0.1-0.25 gH2O2/gCOD, le rese di

abbattimento dei polifenoli ottenute sono state prossime al 70%; l‘effetto dell‘incremento della temperatura di processo, rispetto a quella ambiente, non è incisivo quanto quello dovuto alla variazione del pH, per cui non sembra esserci vantaggio nell‘innalzarla oltre i 30°C. L‘efficacia del processo messo a punto si è inoltre confermata anche nel trattamento di miscele di sansa e altre matrici, quali siero, digestato e refluo bovino.

In ultimo, lo studio delle cinetiche di reazione che sono alla base del processo di ossidazione

Discussione dei risultati

messo in luce che i meccanismi che intervengono nelle reazioni stesse sono alquanto complessi e dipendono, sostanzialmente, da due fenomeni: decomposizione del perossido d‘idrogeno in condizioni basiche con formazione di radicali idrossilici ∙OH, che giustificano gli abbattimenti delle sostanze fenoliche presenti nei reflui, e autorigenerazione dell‘ossidante

stesso, quando presente in concentrazioni superiori a 0.1 gH2O2/gCOD, che giustificano

gliandamenti decrescenti delle costanti di velocità all‘aumentare del dosaggio.

L‘indagine sul siero di latte, dall‘altro lato, condotta sia applicando al refluo caseario il pre- trattamento di cui sopra, sia un pre-trattamento ossidativo con ipoclorito di sodio, ha messo in

luce due diversi aspetti. In particolare, a seguito del trattamento del siero mediante H2O2 si è

registrato un aumento della concentrazione degli acidi grassi volatili, che sono composti organici facilmente biodegradabili, il che suggerisce un aumento della biodegradabilità anaerobica del refluo caseario, dato interessante ai fini di un successivo impiego del refluo caseario pre-trattato in processi di digestione anaerobica, mentre le percentuali di abbattimento dell‘azoto proteico registrate non sono mai state superiori al 20% per qualsiasi dosaggio impiegato. In maniera diametralmente opposta, invece, l‘impiego dell‘ipoclorito di sodio ha permesso di ottenere rese di abbattimento dell‘azoto proteico superiori al 20%, già a

partire da rapporti NaClO/COD pari a 0.2 gNaClO/gCOD, raggiungendo un valore del 70%, in

corrispondenza del massimo dosaggio applicato, mentre, pur avendo comunque dato luogo alla formazione dei VFA, sebbene in maniera nettamente inferiore a quanto ottenuto con

l‘H2O2, non si sono registrati incrementi significativi per qualsiasi dosaggio testato.

In tutti i casi esaminati, inoltre, sia per i reflui oleari che per il siero, l‘applicazione di un pre- trattamento ossidativo mediante impiego di perossido d‘idrogeno, in condizioni alcaline, senza catalizzatore ha avuto ripercussioni poco significative sulla rimozione del carico organico, con valori compresi tra il 20% e 30% di abbattimento, dato alquanto importante nell‘ottica di impiegare come substrati nei processi di digestione anaerobica le matrici così pre-trattate. Il vantaggio di lavorare in condizioni alcaline, si riflette, in aggiunta, anche sulla ridotta permanenza del perossido d‘idrogeno nel campione pre-trattato alla fine del processo. Poiché la messa a punto del trattamento di ossidazione dei reflui oleari e del siero ha avuto come finalità il miglioramento delle caratteristiche di biodegradabilità anaerobica delle matrici, nella seconda parte della sperimentazione sono state avviate diverse prove, volte a stimare le rese di biogas e metano relative alle biomasse oggetto dell‘indagine, sia sul tal quale che sul pre-trattato. I risultati sono riportati e discussi nel seguito.

Discussione dei risultati

6.5 Fase II: La produzione di biogas

6.5.1 Caratterizzazione delle matrici in ingresso al reattore anaerobico

Le prove di digestione anaerobica sono state condotte, come descritto nel Capitolo 5, su acqua di vegetazione (AV) e sansa cui è stato aggiunto un inoculo, rappresentato dal digestato, in percentuali pari al 10% e 30% del volume totale del campione (200 g), e sul siero, in cui le percentuali di inoculo testate sono state pari al 30% e 50% del volume totale (100 g).

Per valutare la composizione chimica ed organica delle miscele da avviare a digestione anaerobica è stato necessario effettuare la loro caratterizzazione attraverso alcune analisi relative al COD, ai polifenoli, all‘azoto ed al fosforo totale ed agli acidi volatili, secondo le procedure analitiche citate in precedenza, oltre che misurare il pH e la conducibilità.

Le caratteristiche chimico-fisiche della biomassa in ingresso al reattore, dopo le opportune correzioni in termini di pH, N e P, sono riportate nella tabella 6.4, dove le voci AV/S/Sie_x indicano la tipologia di matrice: acqua di vegetazione, sansa, siero; e la ‗x‘ percentuale di inoculo aggiunta.

Matrice Parametro

U.M. AV_10 AV_30 S_10 S_30 Sie_30 Sie_50

pH - 7.33 7.4 7.27 7.44 7.31 7.63 Conducibilità [mS/cm] 15.45 15.4 7.26 9 10.5 12.75 COD totale [g/l] 101.7 85.6 125.4 116.2 95.27 75.68 Azoto totale [g/l] 4.5 3.2 3.6 3.7 1.25 1.37 Fosforo totale [mg/l] 470 481 488 485 470 420 Polifenoli [g/l] 2.63 2.29 1.65 1.67 - -

Tabella 6. 4: Caratteristiche chimico-fisiche delle matrici in ingresso al reattore al variare dell’inoculo

I trattamenti di co-digestione anaerobica, che consentono di sfruttare la specificità di alcune biomasse, quali i reflui zootecnici, per compensare le carenze, in termini di nutrienti, di biomasse caratterizzate da elevati rapporti C/N, o basso pH e limitato effetto tampone, quali possono essere i reflui oleari, sono stati condotti su tre diverse tipologie di refluo oleario: sansa umida proveniente da un frantoio a due fasi (S2F), sansa (S3F) e acqua di vegetazione (AV) proveniente da un frantoio a tre fasi.

Le caratteristiche chimico-fisiche delle matrici in ingresso al reattore sono riportate nelle tabelle 6.5 e 6.6, in cui le voci S2F/S3F/AV_x_y indicano le miscele di sansa due fasi, sansa tre fasi ed acqua di vegetazione, in funzione delle quantità di refluo oleario (x) e di refluo bovino (y) impiegati, e RB il campione con solo refluo bovino ed inoculo.

Discussione dei risultati Parametro