Come avviene e come funziona la produzione di biogas? / How does it work and how does biogas production work?

Come avviene e come funziona la produzione di biogas? / How does it work and how does biogas production work?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

In un impianto viene immessa sostanza organica in assenza di ossigeno.
Vari substrati di biomassa vengono convogliati all'interno di un apposito contenitore, il fermentatore, paragonabile ad un grosso rumine artificiale.
Qui, in assenza di ossigeno e a temperatura controllata, i 4 ceppi batterici simbiotici riescono a degradare le lunghe catene organiche fino alla produzione di composti semplici come il metano. La decomposizione organica genera infatti un gas combustibile ricco di metano.
La biodegradazione della massa organica è un processo comunemente denominato digestione anaerobica.
Il processo industriale di un impianto di biogas deve poter garantire una costanza di produzione e stabilità di processo al fine di rendere tutto l'impianto economicamente vantaggioso.
La soluzione industriale prevede la stabilizzazione del processo sulla base dei 4 ceppi batterici simbiotici coinvolti nella produzione.
La digestione anaerobica si sviluppa quindi in quattro fasi distinte:
- nella prima fase di idrolisi le catene organiche che compongono la biomassa vengono scisse grazie all’azione di batteri elettrolitici. In seguito a questo avremo monomeri e dimeri (acidi grassi, aminoacidi, zuccheri);
- la seconda fase di acidogenesi, grazie all’azione di batteri acidogeni, produrrà catene brevi di alcoli, acidi organici insieme a idrogeno e diossido di carbonio;
- nella terza fase di acetogenesi, grazie all’azione di batteri acetogeni, si produrranno molecole di acido acetico (CH3COOH), idrogeno e diossido di carbonio;
- nella quarta e ultima fase, quella di metanogenesi, si avrà come risultato dell’azione dei batteri metanogeni, metano (CH4), diossido di carbonio (CO2) e solfuro di idrogeno (H2S), comunemente chiamato biogas.

Questo composto può dunque essere utilizzato per la produzione di energia elettrica e termica tramite cogenerazione; oppure può esser purificato, fino ad ottenere una composizione del tutto simile al gas naturale di origine fossile, quindi immesso in rete o utilizzato per autotrazione sfruttando le possibilità offerte dal biometano.

Caratteristiche e proprietà del biogas 

Il biogas ricavato dal processo di digestione è composto mediamente da:

• 50-80% metano

• 15-45% anidride carbonica

• 5% altri gas (soprattutto idrogeno e azoto)

Il biogas è un combustibile gassoso rinnovabile e dotato di un buon potere calorifico.

 

Nota bene. Per la produzione di calore ed elettricità con motori cogenerativi, il biogas può essere utilizzato tal quale. Per poter essere utilizzato negli autoveicoli o immesso nelle reti di distribuzione del gas, è indispensabile prevedere un processo di purificazione che innalzi al 95-98% la percentuale di metano nel biogas, aumentandone così la qualità e il potere calorifico. In questi casi si parla di "biometano" anzichè di biogas.

 

Con un m³ di biogas è possibile produrre:

 

• circa 1,8-2,2 kWh di energia elettrica

 

• circa 2-3 kWh di energia termica

I diversi processi di digestione

 

Ci sono tre tipi diversi di digestione anaerobica, a seconda della temperatura a cui si svolge il processo e del tipo di microrganismi coinvolti:

• Digestione psicrofila (10-25 °C)

• Digestione mesofila (circa 35 °C)

• Digestione termofila (circa 55 °C)

 

All'aumentare della temperatura di processo, diminuisce proporzionalmente anche il tempo necessario a decomporre la materia organica. Per questa ragione, le condizioni di esercizio ottimali si raggiungono con la digestione mesofila e termofila.

Esistono altre possibili classificazioni del processo anaerobico. La più rilevante distingue due grandi gruppi di tecniche di digestione:

• Digestione a secco (dry): la biomassa in digestione ha un contenuto di sostanza secca superiore al 20%

 

• Digestione a umido (wet): la biomassa in digestione ha un contenuto di sostanza secca inferiore al 10%

ENGLISH

An oxygen-free organic substance is introduced into a plant.

Various biomass substrates are conveyed into a suitable container, the fermenter, comparable to a large artificial rumble.

Here, in the absence of oxygen and at a controlled temperature, the 4 symbiotic bacterial strains are able to degrade the long organic chains until the production of simple compounds such as methane. In fact, organic decomposition generates methane gas-rich.

The biodegradation of the organic mass is a process commonly known as anaerobic digestion.

The industrial process of a biogas plant must be able to guarantee a steady state of production and process stability in order to make the entire plant economically advantageous.

The industrial solution involves stabilizing the process based on the 4 symbiotic bacterial strains involved in the production.

Anaerobic digestion thus develops into four distinct phases:

- in the first phase of hydrolysis, the organic chains that make up the biomass are quenched by the action of electrolytic bacteria. Following this we will have monomers and dimers (fatty acids, amino acids, sugars);

- The second phase of acidogenesis, thanks to the action of acidic bacteria, will produce short chains of alcohols, organic acids together with hydrogen and carbon dioxide;

- in the third phase of acetogenesis, thanks to the action of acetogenic bacteria, molecules of acetic acid (CH3COOH), hydrogen and carbon dioxide will be produced;

- in the fourth and final phase, that of methanogenesis, it will result from the action of methanogenic bacteria, methane (CH4), carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulphide (H2S), commonly called biogas.

This compound can, therefore, be used for the production of electricity and heat through cogeneration; Or it can be purified to obtain a composition that is completely similar to natural gas of fossil origin, then placed on the net or used for hauling, taking advantage of the possibilities offered by biomethane.

Features and properties of biogas

The biogas generated by the digestion process is composed on average by:

• 50-80% methane

• 15-45% carbon dioxide

• 5% other gases (especially hydrogen and nitrogen)

 

Biogas is a renewable gaseous fuel and has a good calorific value.

 

Please note. For the production of heat and electricity with cogeneration engines, biogas can be used as such. In order to be able to be used in cars or placed in gas distribution networks, it is essential to provide for a purification process that raises 95-98% methane in biogas, thereby increasing its quality and calorific power. In these cases we talk of "biomethane" rather than biogas.

 

With a m³ of biogas it is possible to produce:

 

• about 1.8-2.2 kWh of electricity

 

• about 2-3 kWh of thermal energy

 

The different processes of digestion

 

There are three different types of anaerobic digestion, depending on the temperature at which the process and type of microorganisms involved are involved:

• Psychedelic Digestion (10-25 ° C)

• mesophilic digestion (approximately 35 ° C)

• Thermophilic digestion (about 55 ° C)

 

As process temperature increases, the amount of time needed to decompose organic matter decreases proportionally. For this reason, optimum exercise conditions are achieved with mesophilic and thermophilic digestion.

There are other possible classifications of the anaerobic process. The most significant distinguishes two large groups of digestion techniques:

• Dry digestion: Digestion biomass has a dry matter content greater than 20%

 

• wet digestion: Digestion biomass has a dry matter content of less than 10%

Da:

http://www.biologicalcare.it/biogas.php

http://www.nextville.it/Biogas/554/La_digestione_anaerobica