Studio dei pre-trattamenti per l’ottimizzazione del processo di digestione anaerobica in impianti di scala laboratorio e pre-pilota = Study of pre-treatments for the optimization of the anaerobic digestion process in laboratory and pre-pilot scale plants

Le energie rinnovabili stanno assumendo un ruolo sempre più centrale e strategico nel soddisfare il fabbisogno energetico mondiale, con l’ideale di sopperire all’utilizzo delle fonti fossili. Negli ultimi decenni la produzione di energia dalle biomasse di scarto è cresciuta rapidamente: esse sono prodotte a costo zero e rappresentano un onere economico e ambientale in quanto necessitano di essere smaltite. Tra i processi che prevedono l’utilizzo delle biomasse, la digestione anaerobica (DA) è un processo biologico che mira a valorizzare lo scarto al fine di produrre biogas, una miscela costituita prevalentemente da CH4 e CO2, utilizzata per la produzione di energia termica ed elettrica. Il presente lavoro consiste nello studio dell'effetto di diversi pre-trattamenti della biomassa al fine di ottimizzare la resa di metano nel biogas prodotto dalla DA. La biomassa utilizzata è una miscela costituita al 30% da fanghi di depurazione ispessiti e al 70% da FORSU, ovvero la frazione organica dei rifiuti solidi urbani, calcolati sulla frazione volatile delle due componenti. Come inoculo si è utilizzato il digestato prodotto da un impianto di DA su scala reale.?? Sono state svolte tre prove sperimentali, di cui l’ultima preliminare, caratterizzate da un diverso pre-trattamento: •??con campi elettrici pulsati, utilizzando il BioCrack con un’intensità di trattamento pari a 5 kWh/m3; •??termico, eseguito per 3 h a 90 °C; •??con aggiunta di biochar, analizzandone due diverse pezzature. Lo scopo dei primi due pretrattamenti è facilitare l’idrolisi, prima fase della DA, in quanto la più limitante. Essi permettono di aumentare la biodisponibilità delle sostanze nutritive, demolendo la struttura della biomassa. L’aggiunta di biochar, come additivo, consente di incrementare le rese di biogas e metano, stabilizzando il processo ed adsorbendo una parte di CO2 prodotta. I parametri monitorati sono stati molteplici, tra cui la produzione giornaliera di metano, l’acido solfidrico prodotto, la caratterizzazione del biogas, il contenuto di proteine, grassi, fibre e gli acidi grassi volatili nella fase liquida. Sono stati confrontati i risultati dei tre pre-trattamenti al fine di evidenziarne gli effetti sul processo di DA e la loro influenza sui diversi parametri analizzati. Nella prima prova, ovvero quella che prevede il trattamento con i campi elettrici pulsati, si è riscontrata una maggior stabilità del processo e un abbattimento di H2S. Il trattamento termico effettuato nella seconda prova ha migliorato la cinetica del processo e prodotto una minor quantità di H2S mentre l’utilizzo del biochar, nella terza prova, ha incrementato la produzione di metano grazie all’utilizzo di una pezzatura di circa 0,5-1 cm e una concentrazione di 6 g/L. La terza prova, essendo preliminare, richiede un ulteriore approfondimento.