Produzione di BIOGAS
Azienda Agricola pezza

Cos’è il biogas
Come il gas naturale, il biogas è una miscela gassosa combustibile composta principalmente da metano. Il biogas si ricava da materiale organico e con l’aiuto di microrganismi: perciò, esattamente come i residui che produce, rientra nel ciclo di vita naturale delle sostanze.

Come si forma il biogas
Le sostanze organiche (per esempio cereali, mais o effluenti zootecnici) vengono convogliate in un cosiddetto fermentatore dove, in ambiente anaerobico e condizioni ottimali, i batteri le decompongono. Il gas così prodotto viene depurato e sottoposto a desolforazione, ossia trasformato in pregiato biogas.

Come si converte il biogas in energia
Nelle centrali termoelettriche a blocco dal biogas si ricava corrente, che si può immettere nella rete pubblica, e calore, che si può usare per scopi esterni. Il biogas può anche essere raffinato fino a raggiungere la qualità del gas naturale e compresso: in questo modo, lo si può utilizzare per la fornitura pubblica di gas o come carburante negli autoveicoli a gas.

Perché realizzare un impianto a biogas
Consente l’uso più oculato delle fonti energetiche di origine fossile. Produce energia contribuendo attivamente alla protezione del clima: il biogas si considera neutrale rispetto all’anidride carbonica, perché la quantità di CO2 emessa nel processo di produzione di energia è uguale a quella fissata dalle piante. Ricava energia da fonti che si rinnovano in continuazione e sono disponibili ovunque: mais, cereali ed erba, letame ed effluenti di allevamento, prodotti di scarto dell’industria agroalimentare e rifiuti verdi prodotti dai comuni.
Assicura alle aziende agricole che riutilizzano i loro sostrati organici una fonte di reddito in più: i materiali da esse stesse prodotti, come i liquami zootecnici, vengono riutilizzati nel modo migliore; i residui del processo di fermentazione sostituiscono il concime; la resa di piante coltivate appositamente per la produzione di biogas, come il mais, è più certa e consente di pianificare, per i prossimi 20 anni, i ricavi derivanti dall’economia energetica.
Garantisce un triplice vantaggio alle imprese industriali: gli scarti di produzione vengono convertiti in energia pregiata, i costi di smaltimento diminuiscono sensibilmente e i requisiti di tutela ambientale sono soddisfatti.

Impianto
L'impianto di digestione anaerobica dell’Azienda Agricola Pezza è finalizzato a produrre biogas da convertire in energia elettrica per mezzo di un cogeneratore da 999 kW utilizzando colture energetiche e sottoprodotti agro-industriali.

Processo di digestione anaerobica
La digestione anaerobica è un processo naturale che sfrutta il lavoro di determinati consorzi microbici che, in assenza di ossigeno, riescono a “digerire” biomasse organiche complesse.
Nell’impianto di biogas, la crescita dei microrganismi avviene in un ambiente controllato in quanto la fermentazione è condotta in digestori che operano ad una temperatura e in condizioni chimico-fisiche ben definite e spesso diversificate.
La fermentazione del materiale organico avviene in quattro fasi successive caratterizzate da consorzi microbici differenti. Al fine di ottimizzare l’intero processo, le prime tre fasi della biologia (idrolisi, acidogenesi, acetogenesi) possono essere condotte in un fermentatore in cui i composti organici più complessi dapprima sono degradati a carboidrati, proteine e grassi e successivamente ad acido acetico, acidi grassi volatili e anidride carbonica. La fase più delicata di metanogenesi può essere indirizzata, invece, in un altro fermentatore in cui si produce la maggior parte del biogas, costituito per un 50-60% da metano.
Il biogas prodotto è impiegato in un motore endotermico che costituisce il sistema di cogenerazione dell’impianto che produce energia elettrica che viene immessa nella rete nazionale ENEL.
Il digestato rappresenta il materiale residuo in uscita dall’impianto ed è un sottoprodotto con ottime caratteristiche fertilizzanti, utilizzabile ad integrazione o in sostituzione degli attuali concimi di origine chimica. Il digestato è un materiale stabilizzato e igienizzato che ha subìto un abbattimento degli odori, una riduzione della sostanza organica ed una mineralizzazione della componente azotata.

Funzionamento

Le biomasse
L’alimentazione dell’impianto è costituita da mais, sorgo e triticale, trinciati e insilati, che si caratterizzato per la loro elevata densità energetica e ottima degradabilità e forniscono il corretto quantitativo in fibra alla razione dell’impianto; attraverso un elevato standard qualitativo contribuiscono all’equilibrio del processo biologico.

La struttura
L’impianto di biogas realizzato presso l’Az. Agricola Pezza si distingue per avere una configurazione bistadio operante in mesofilia.
I substrati solidi sono caricati quotidianamente in una tramoggia posta su celle di carico che, a intervalli prefissati, esegue automaticamente il caricamento all’impianto.
Il primo stadio dell’impianto è costituito da un digestore a flusso continuo orizzontale in acciaio del volume netto di 1048 m3; la miscelazione è effettuata mediante il lento ma costante movimento di un albero miscelatore a pale che percorre il digestore in tutta la sua lunghezza. All’interno del tronco dell’albero miscelatore scorre l’acqua calda necessaria al mantenimento delle temperature.
Questa tipologia impiantistica è particolarmente indicata per miscele di biomasse all’interno del fermentatore caratterizzate da un elevato tenore di sostanza secca (12-18%) ed è particolarmente utilizzata per la digestione di biomasse fibrose.
Il secondo stadio dell’impianto è costituito da due classici digestori completamente miscelati e riscaldati del volume netto di circa 2000 m3 ciascuno, in cui avviene la maggior parte della produzione di biogas. La miscelazione è garantita da un sistema caratterizzato da lunghe pale disposte ad aspo e da classici miscelatori ad elica marina.
Il lato interno del tetto del digestore secondario è stato realizzato in legno di abete su cui è integrato un feltro che favorisce la crescita di batteri che riducono il quantitativo di acido solfidrico (H2S) presente nel biogas, favorendo le condizioni di lavoro ottimali per il cogeneratore.
A valle dell’impianto è presente un separatore solido/liquido formato da vite senza fine e vaglio cilindrico che permette di ottenere, dal digestato in uscita, una frazione solida (meglio gestibile) e una frazione liquida che viene utilizzata a fini agronomici.

Energia elettrica
L’impianto di biogas è stato dimensionato per produrre circa 4'130’000 mc di biogas all’anno con una percentuale in metano del 51-52%. Tale quantitativo è in grado di produrre fino a 8'000'000 kWh, la cui cessione alla rete ENEL permette di beneficiare dell’incentivo di 280 euro/MWh previsto dal D.Lgs. 3 marzo 2011 (Quarto Conto Energia).

Il monitoraggio
La conduzione dell’impianto viene affidata ad un operatore alle dipendenze della Società Agricola Pezza che quotidianamente si occupa dell’esecuzione e della gestione di tutte le attività previste.
Il monitoraggio e l’analisi degli indici di efficienza del processo biologico e delle prestazioni dell’impianto viene effettuato con il supporto del CRPA (Centro Ricerche Produzioni Animali) di Reggio-Emilia.
Il CRPA interpreta assieme all’operatore e alla proprietà dell’impianto i risultati delle analisi chimico-fisiche effettuate sui campioni biologici, in modo tale da realizzare uno storico di dati utile all’ordinaria gestione e a far fronte a eventuali momenti di criticità.
L’attività di monitoraggio è caratterizzata anche da un piano di divulgazione che prevede giornate dimostrative per operatori del settore, visite guidate per scuole o altre istituzioni e realizzazione di materiale informativo.

Dal 1° Gennaio di quest’anno la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile ha permesso di ridurre di circa: