RICERCA ITALIANA     

Controllo delle emissioni di nutrienti e CO2 nell'ambiente nella produzione di bio-hythane da biomassa primaria e residua

Università degli Studi di Verona

Abstract

Nel recente congresso The Future of Science – The Energy Challenge, tenutosi a Venezia, 19-22 settembre 2007, è emerso che la ricetta per la sostenibilità energetica nel prossimo futuro si baserà su un cocktail costituito dall’uso di fonti fossili con sequestro di CO2, dal risparmio energetico e dalla produzione energetica da fonti rinnovabili.
In questo terzo aspetto si inserisce il presente progetto di ricerca, che prevede la produzione di biogas ricco in idrogeno (bio-hythane) da processi di digestione anaerobica a due fasi di matrici organiche primarie (energy crops) e di rifiuto (fanghi, reflui zootecnici, residui dell’industria agro-alimentare…) contestualmente al controllo delle emissioni nell’ambiente di CO2, attraverso il trattamento biologico del biogas e/o dei fumi di combustione, e dei nutrienti (azoto e fosforo), per mezzo di sistemi di trattamento di tipo chimico-fisico e biotecnologico da attuarsi sui surnatanti anaerobici o sui flussi in ingresso al digestore consentendo anche un loro parziale recupero e riutilizzo quali fertilizzanti. Altro aspetto fondamentale della ricerca riguarderà inoltre la caratterizzazione delle matrici organiche da alimentare al digestore anaerobico al fine di individuare le miscele ottimali per la massimizzazione delle rese di processo.
Tutto ciò avverrà attraverso l’interazione tra le attività di 5 Unità di Ricerca (Università di Ancona, Genova, Trieste, Venezia e Verona) secondo lo schema logico illustrato in figura >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Franco Cecchi Università degli Studi di VERONA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Obiettivo finale del progetto di ricerca è dare risposta alle problematiche ancora aperte nel campo della produzione di energia rinnovabile attraverso i processi di digestione anaerobica.
In particolare, il progetto si focalizza maggiormente su due aspetti connessi alla gestione dei flussi effluenti dal reattore: il controllo dei nutrienti nei surnatanti anaerobici e il sequestro di CO2 dal biogas e dai gas di combustione, contribuendo così anche ad affrontare l’analogo problema riscontrabile nel settore dalla combustione di risorse fossili.
Nel contempo, si propone di dare una spinta innovativa nel campo dei processi anaerobici per la produzione di biogas (cioè energia rinnovabile), ricorrendo a processi a due stadi che portino alla produzione di biogas ricco in idrogeno (bio-hythane), ad una più spinta utilizzazione delle biomasse con alto contenuto ligno-cellulosico ed una riduzione delle problematiche connesse con le inibizioni del processo a carico dell’azoto ammoniacale. In relazione poi all’aspetto dell'azoto ammoniacale presente nel flusso effluente dal digestore sarà affrontato da un lato il problema della sua rimozione e dell’altro della sua valorizzazione attraverso il recupero come fertilizzante.

Di conseguenza i principali obiettivi del piano di ricerca, nel suo complesso, sono i seguenti:

- ottimizzazione del processo di digestione anaerobica a due fasi di biomasse umide primarie (energy crops) e di rifiuto >>>

Risultati parziali attesi

In relazione al piano di lavoro e agli obiettivi prefissati il progetto nel suo complesso darà come risultato la risoluzione di diversi problemi legati alla gestione dell’effluente di un processo di digestione anaerobica per la produzione di energia da fonte rinnovabile.

In particolare, i risultati attesi sono i seguenti:

- creazione di un database inerente le caratteristiche chimico-fisiche (contenuto di solidi, solidi volatili, COD, azoto, fosforo...) e il potenziale di biometanazione per biomasse primarie (energy crops) e secondarie (rifiuti di varia origine) oltre alla definizione di una metodologia che, attraverso semplici tests di laboratorio, consenta di predire il comportamento di un reattore a scala pilota in relazione alla tipologia di rifiuti alimentato;
- definizione dei parametri operativi ottimali per un processo di digestione anaerobica a due stadi per la produzione di bio-hythane. Ciò in relazione ai parametri carico organico, tempo di ritenzione e temperatura dei due reattori utilizzati nel processo a due fasi;
- definizione dei parametri operativi ottimali per un foto-bioreattore che operi il sequestro di CO2 attraverso il trattamento sul biogas prodotto o sui gas di scarico di un gruppo di co-generazione;
- individuazione di un idoneo processo chimico-fisico per la rimozione ed il blocco dell’azoto ammoniacale da utilizzare poi come fertilizzante operando o sui rifiuti o sul digestato anaerobico (1° e 2 >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Nel recente congresso The Future of Science – The Energy Challenge, 3rd World Conference, tenutosi a Venezia, 19-22 settembre 2007, è emerso che la ricetta per il prossimo futuro si baserà su un cocktail in cui l’uso di fonti fossili con sequestro di CO2, il risparmio energetico e la produzione energetica da fonti rinnovabili dovranno equamente contribuire alla sostenibilità energetica. Con riferimento al terzo di questi aspetti, la possibilità di produrre bio-combustibili liquidi e gassosi da fonti rinnovabili sarà un aspetto di fondamentale importanza per la sostenibilità energetica.

In quest’ottica si inserisce il presente progetto di ricerca, che prevede la produzione di biogas ricco in idrogeno (bio-hythane) da processi di digestione anaerobica a due fasi contestualmente al controllo delle emissioni nell’ambiente di CO2 (attraverso il biogas) e dei nutrienti (azoto e fosforo), per mezzo di sistemi di trattamento di tipo biotecnologico e quindi estrememente rispettosi dell’ambiente, senza comunque escludere eventuali pre- post- trattamenti chimico-fisici.

Ad oggi, lo stato di sviluppo della tecnologia di digestione anaerobica propone soluzioni industriali sostenibili e diffusamente applicate per la gassificazione delle biomasse primarie e di scarto, lasciando tuttavia aperte importanti problematiche riguardanti l’ottimizzazione del processo di produzione (i.e.: scelta, secondo procedure standardizzate, dell’opportuna matrice da avviare a >>>