I sistemi batch prevedono il riempimento del reattore di digestione con materiale organico con tenore di sostanze solide elevato, attorno al 30-40% in TS; qua avvengono i fenomeni degradativi: il rifiuto viene lasciato fermentare ad elevate temperature ed il percolato che si forma viene ricircolato continuamente alla testa del reattore.
Sebbene i costi per il suo approntamento siano tra i più bassi, questa tipologia di impianti non ha trovato larga diffusione,. E’ prevedibile una sua applicazione anche in Paesi in via di sviluppo, in virtù della sua economicità e anche della poca richiesta d’acqua da parte del sistema.
Uno dei problemi che affliggono maggiormente questi reattori è la possibilità di intasamenti al fondo, laddove sono presenti i fori per il ricircolo del percolato. Dal punto di vista biologico il processo risulta affidabile, sebbene si riesca ad operare con carichi organici piuttosto bassi, compresi tra i 3-5 kgVS/m3d. In genere la produzione di biogas è circa di 70 m3/t di rifiuto.
L’applicazione industriale maggiormente conosciuta è rappresentata dal brevetto olandese Biocell; su scala reale opera un impianto di digestione anaerobica a processo discontinuo e mesofilo a Lelystad, in Olanda, da 50.000 t/a di rifiuti organici provenienti da raccolta differenziata. Operando con carico organico di 3,6 kgVS/m3d si possono raggiungere produzioni di biogas di 70 m3/t di rifiuto, valore questo inferiore del 40% rispetto ai processi di tipo continuo. Durante il periodo estivo, quando è maggiore la temperatura anche all’interno del reattore, il carico organico applicabile può essere incrementato sino a 5,1 kgVS/m3d.
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3.5: Analisi comparativa e valutazioni di massima
Le informazioni relative ai parametri operativi e alle rese di processo reali sono la base fondamentale da utilizzare ai fini della scelta processuale. Un semplice confronto tra i dati rintracciati relativi allo stato di operatività di vari impianti adottanti differenti brevetti è riportata in tabella.
Riferimenti Processo Capacità
t/a TS % OLR kgVS/m 3 g T °C HRT giorni
Media Imp. wet Waasa 500-85000 10-15 5 37-55 10-20
Berlino wet Wabio 30000 10-15 3-7 35 15-17
Cà del Bue semidry SNAM 150000 20-25 8 55 13
Brecht-BEL dry Dranco 20049 40 15 55 15
Media Pilota dry Kompogas 3000 40 8,8 55 27
Tilburg NL dry Valorga 85000 20-35 7,5-8,6 37-40 25
Heppenheim D dry2 BRV 33000 35 8 55 25
Media Imp. wet2 Schwarting - 12 3,8-7,7 55 11-18
Baviera D wet2 BTA 15000 2-10 3-6 37 7,5-15
Lelystad NL Batch Biocell 50000 - 3,6 37 -
Tabella 3.10: confronto dei parametri operativi dei processi maggiormente diffusi 36.
I processi dry sono quelli alimentabili con un carico organico maggiore; presentano tuttavia rese modeste in termini di produzione di biogas, generalmente inferiori anche del 50% rispetto ai processi wet maggiormente performanti. Per valutarne la convenienza globale è comunque necessario tener presente che questa tipologia di processo non necessita di elevate volumetrie per la digestione; tuttavia deve avere particolari sistemi di sollevamento e movimentazione del materiale, apparecchiature queste non di facile reperibilità e indubbiamente più costose di quelle applicate nelle altre logiche. Indubbio vantaggio e risparmio viene invece dalla scarsissima richiesta di acqua di processo. I processi dry si configurano come i più economicamente realizzabili.
Poche sono invece le installazioni operanti con logica semidry; l’unico brevetto rintracciato applicato su scala reale, realizzato a Cà del Bue in provincia di Verona, presenta caratteristiche intermedie tra le due logiche predominanti, con tuttavia un sensibile incremento della produzione specifica di biogas rispetto ai dry. La scarsità
80 di informazioni relative a questo tipo di processo ne suggeriscono la limitata diffusione, sebbene rappresenti una valida alternativa agli altri brevetti.
Storicamente, a una prima larga diffusione dei sistemi dry a cavallo degli anni ’90, gli impianti operanti ad umido, siano essi mono o bifasici, furono i primi ad essere studiati; non ebbero grosse fette di mercato sino al 2000, quando cominciò una larga diffusione di questa tecnologia su scala globale. La caratteristica che maggiormente attrasse gli investitori verso questa tecnologia fu senza dubbio la sua elevata produzione di biogas, la maggiore osservata tra tutti gli impianti studiati. Grazie all’energia e al calore prodotti si riesce a garantire una quasi totale indipendenza energetica dell’impianto, prevedendo anche un rapido rientro economico.
Riferimenti Processo GP m 3 /t di rifiuto IN SGP m3/kgVS Rimoz. VS % Cont. CH4 %
Media Imp. wet Waasa 100-150 - 60-70 -
Berlino wet Wabio 100-150 - - 50-70
Cà del Bue semidry SNAM - 0,48 - 66
Brecht-BEL dry Dranco 102 0,27 65 55
Media Pilota dry Kompogas 80-140 0,34 - 61
Tilburg NL dry Valorga 82 0,2-0,3 - 56
Media Imp. wet2 Schwarting - 0,83-0,88 80-85 -
Baviera D wet2 BTA - 0,65 55-65 -
Lelystad NL Batch Biocell 70 - - -
Tabella 3.11: rese di conversione per alcuni significativi impianti37.
Analizzando i sistemi bifasici ad umido si nota come il processo Schwarting-Uhde garantisca la produzione specifica di biogas più alta, con al massimo 0,88 m3/kgVS al giorno; nonostante ciò non si è avuta larga diffusione di questa tecnologia, molto probabilmente a causa dei costi ingenti relativi all’approntamento di un impianto comunque molto complesso e di difficile gestione. Operando in regime mesofilo la tecnologia BTA presenta una produzione specifica di biogas leggermente inferiore al precedente sistema, che risulta comunque sufficiente a soddisfare la quasi totalità del fabbisogno energetico dell’impianto.
81 Occorre poi evidenziare come molti dei sistemi analizzati prevedano l’utilizzo di un hydropulper a tecnologia BTA per il pretrattamento del rifiuto organico, indipendentemente dal tipo di reattore adottato.
Per effettuare la scelta finale è indispensabile poi valutare attentamente il bacino di utenza dal quale proviene il rifiuto: ad oggi infatti non si può prescindere dallo studiare un sistema che riesca allo stesso tempo a garantire sia una buona fase co- digestiva dell’organico e degli altri substrati, sia un alto recupero di materiali secchi da poter re immettere sul mercato. E’ auspicabile che il compost, frutto dei processi digestivi, abbia buone caratteristiche agroniomiche, così da evitarne l’invio in discarica. Notevole è l’esempio dato dall’impianto integrato di Muster38, in Germania, che dalla sua messa in produzione è arrivato oggi a sottrarre il 69% del rifiuto conferito alla discarica.
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