Digestione dry

Nei processi dry il tenore di solidi è del 25-40% e dunque solo particolari tipologie di biomasse necessitano di essere ulteriormente diluite con acqua I primi impianti di digestione anaerobica erano solamente di tipo wet, negli ultimi decenni invece si è diffuso il sistema dry, particolarmente adatto alla frazione organica dei RSU, proprio perché la biomassa può essere trattata nella sua forma originale, senza bisogno di diluizioni.

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processi siano minime, è necessario utilizzare reattori con tecnologie diverse: in particolare sono necessari specifici metodi di pompaggio e di miscelazione. Il materiale organico viene trasportato con nastri e pompato con speciali pompe appositamente progettate e in grado di operare con fluidi molto viscosi. Ciò ovviamente incide sui costi di impianto.

Questi sistemi però sono in grado di lavorare con flussi di materiale molto densi e resistono ai possibili problemi causati da elementi solidi che in questo caso non provocano inceppamenti o danni. Deve essere previsto un pre-trattamento di vagliatura per rimuovere il materiale con dimensioni > 40 mm, si utilizzano vagli a tamburo nel caso di rifiuto organico separato meccanicamente e trituratori nel caso di rifiuto organico raccolto separatamente alla fonte.

Per l’elevata densità e viscosità dei fluidi trattati, questi reattori non sono del tipo completamente miscelato, ma a pistone (plug-flow) in cui il liquame viene fatto scorrere orizzontalmente da una estremità all’altra. Si tratta di sistemi dotati di riscaldamento, agitatore e gasometro, ma vengono utilizzati con volumi massimi di 300-400 m3 _{per motivi tecnici ed}

economici; sono reattori più semplici dal punto di vista meccanico, ma presentano problemi di miscelazione tra il rifiuto organico fresco e la biomassa fermentante.

I processi di digestione anaerobica dry sono (Figura 3.4.): · il processo Dranco,

· il processo Kompogas, · il processo Valorga.

Figura 3.4. Tipologie di reattore nei sistemi dry (Vismara et al., 2010)

Il processo di tipo Dranco, sviluppato in Belgio, opera su substrati con elevato contenuto di solidi e in regime di temperatura termofilo; la materia organica viene introdotta giornalmente dall’estremità superiore del reattore, mentre il materiale digerito viene rimosso dal

87 fondo. Quest’ultimo viene in parte reintrodotto nel digestore e in parte sottoposto ad ulteriori trattamenti per ottenere un prodotto utile sotto il profilo agronomico. La particolarità del sistema è che la miscelazione tra rifiuto in ingresso e biomassa, già presente nel digestore, può avvenire grazie al ricircolo dell’effluente estratto dal fondo del digestore anaerobico, che viene poi pompato nella parte superiore del reattore stesso o comunque grazie al solo movimento del pistone verso il basso. Il contenuto di solidi totali per questa tipologia di processo è del 20-40%, i tempi di ritenzione sono di 15-30 giorni, la temperatura di esercizio di 50-58°C e le rese in biogas di100-200 m3_{/l di substrato.}

Il processo di tipo Kompogas, sviluppato in Svizzera, utilizza substrati ad elevato contenuto di solidi totali, trattati in regime tremofilo, in un reattore cilindrico orizzontale dove un pistone rimuove la sostanza organica, introdotta ad una estremità ,dall’altra estremità dopo circa 20 giorni.

Durante l’avanzamento del materiale da trattare ci sono dei miscelatori a lenta rotazione che omogeneizzano il materiale, lo degasano, e riportano in sospensione il materiale grossolano. La massima efficienza di conversione si ha per substrati con un tenore di solidi di circa il 25%.

Il materiale digerito viene poi in parte ricircolato e in parte disidratato e trattato ulteriormente per ottenere un materiale utile ai fini agronomici.

Il processo di tipo Valorga, sviluppato in Francia, è adatto a substrati con un contenuto di sostanza secca del 25-35% che rimangono nel reattore per 18-25 giorni. Si ricorre a reattori di forma cilindrica con un flusso del materiale da trattare di tipo circolare e per i quali la miscelazione avviene grazie all’iniezione (ogni 15 min circa) del biogas prodotto dal fondo del reattore.

I processi di tipo dry sono caratterizzati da elevati costi di investimento iniziale a causa della necessità di dotarsi di sistemi di trasporto e pompaggio del rifiuto organico particolarmente resistenti e tecnologicamente avanzati. Ma non sono necessari pre-trattamenti particolarmente raffinati ed i volumi dei reattori sono ridotti, di conseguenza le spese di costruzione dei reattori sono minori rispetto a quelle dei processi wet e semi-dry.

La ridotta dimensione del reattore produce un vantaggio anche sui costi di esercizio, in quanto è necessario riscaldare una minore quantità di biomassa.

Inoltre essendoci uno scarso utilizzo di acqua per la diluizione dei rifiuti, ne consegue una quantità allo scarico minore rispetto agli altri processi.

I principali vantaggi e svantaggi dei processi dry sono elencati in tabella 3.12. I parametri del processo sono riportati in Tabella 3.13.

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Criterio Vantaggi Svantaggi

TECNOLOGICO Nessun bisogno di miscelatori interni al reattore; Robustezza e resistenza ad inerti pesanti e plastiche; Nessuna corto circuitazione idraulica;

Rifiuti con basso tenore in sostanza solida (< 20%TS) non possono essere trattati da soli;

BIOLOGICO Bassa perdita di sostanza organica biodegradabile nei pretrattamenti;

Elevati OLR applicabili;

Resistenza a picchi di concentrazione di substrato o sostanze tossiche;

Minima possibilità di diluire sostanze inibitorie e carichi organici eccessivi con acqua fresca;

ECONOMICO E AMBIENTALE

Pre-trattamenti minimi e più economici; Ridotti volumi dei reattori;

Ridotto utilizzo di acqua fresca;

Minime richieste di riscaldamento del reattore.

Elevati costi di investimento a causa egli equipaggiamenti utilizzati per il trattamento.

Tabella 3.13.Intervalli tipici dei parametri operativi e delle rese del processo dry (Vismara et al, 2010)

Parametri di Processo Intervallo valori

Solidi nel rifiuto trattato, %TS 25-40

Carico organico, kgVS/m3_{g 8-10}

Tempo di ritenzione idraulica, gg 25-30

RESE DEL PROCESSO

Produzione biogas, m3_{/t rifiuto 90-150}

Produzione specifica di biogas, m3_{/kgVS 0,2-0,3}

Velocità di produzione di biogas, m3_/m3_{g 2-3}

Contenuto di metano, %CH4 50-60

Riduzione della sostanza volatile, % 50-70