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14 n. 25/2011 ANASTRIP, UN METODO PER TRATTARE IL DIGESTASTO [ DI UTE BAUERMEISTER* ] Come il liquame anche il digestato è un fertilizzante e contiene perciò nutrienti molto importanti che devono essere restituiti all’agricoltura. Per lo spandimento del digestato come fertilizzante bisogna osservare alcuni aspetti particolari: Come prima cosa abbiamo restrizioni legislative. Vale il divieto di spandimento, durante l’inverno, quando non c’è un periodo vegetativo, quando c’è un eccesso di spandimento, cioè quando il terreno è sovraccarico, e in zone sensibili, p. e. nelle vicinanze di acque. Per questi e altri motivi bisogna avere a disposizioni abbastanza capacità di stoccaggio. Inoltre anche la quantità di azoto fertilizzante è limitata dalle normative. Sotto questo punto di vista per un impianto di biogas da 500 kWel risulta necessaria una superficie di ca. 300 ha, se si ha un limite di 170 kg di azoto per ettaro. Dopo la seconda coltura in autunno, quando non si coltiva più, questo valore si riduce a 80 kg per ettaro e si ha la necessità di una superficie doppia. Il tutto porta a un alto dispendio aziendale. Abbiamo si nutrienti preziosi nel digestato, ma sono presenti in forma molto diluita. Azoto, fosforo e potassio sono presenti da 0,1 a 0,6 %, il resto è acqua, ma anche humus prezioso. Il tutto comporta elevati costi di *G.N.S. - Germania smaltimento, elevati costi di stoccaggio e la trasportabilità è molto limitata. Il metodo di strippaggio ANAStrip ® parte dalla considerazione che conosciamo bene le caratteristiche chimiche del digestato e perciò le sfruttiamo al meglio. Lavoriamo con il digestato e non contro il digestato. Sfruttando le caratteristiche chimiche dei digestati si estrae l‘ammoniaca, con ”condizioni benevoli“ (ca. 80 °C, 0,5 bar), con calore in eccesso dei cogeneratori, non utilizziamo ne vapore di strippaggio, ne altro mezzo esterno di strippaggio o di liscive o acidi. Alla fine produciamo, utilizzando gesso REA o altri [ INFOBIOGAS ] [ FIG. 1 - ESEMPIO DI BILANCIO DI EMISSIONI Impianto di biogas 500 kW (liquame, materia prima rinnovabile) tipi di gesso al posto di acido solforico, una soluzione di fertilizzante concentrato di solfato d‘ammonio (max. 8 % N e 9 % S) e un fertilizzante solido di calcio di carbonato (> 70 % SS). I prodotti sono fertilizzanti trasportabili. Rimane anche un fertilizzante liquido, con azoto ridotto e con valore fertilizzante. Nella figura 1 ci riferiamo all’esempio di un impianto industriale di riferimento per il metodo ANA- Strip ® . Si tratta di un impianto di biogas da 500 MW vicino a Brema Qual è l’aspetto del digestato dopo il trattamento? Non cambia molto, a parte l’ammonio, che diminuisce dell’80%. L’azoto [ FIG. 2 - SISTEMA GNS DI GASSIFICAZIONE DI BIOMASSA PER UNA MODULA DA 500 Kwel [ Ute Bauermeister. totale viene abbassato a 130 mg/l, il CSB a 3.000 mg/l. Grazie al metodo si evitano le inibizioni fermentative. Lo abbiamo provato in un fermentatore da laboratorio. Si comincia con un alto contenuto di ammonio, che viene abbassato a 2 g/l tramite il ricircolo giornaliero di digestato strippato. La pollina è stata aumentata nella stessa misura fino a raggiungere il 100 %. Abbiamo raggiunto un aumento della resa del biogas di ca. 34 %. Attualmente abbiamo in progettazione alcuni impianti, soprattutto con alto contenuto di pollina. Il metodo ANAStrip ® può essere utilizzato anche come componente centrale di un trattamento completo. Il metodo ANA- Strip ® si adatta anche al concetto di bioraffineria, un collegamento di vari metodi per lo sfruttamento totale di tutti i materiali e di tutto il calore prodotto. Volendo il digestato solido può essere sfruttato anche energeticamente, p.e. tramite gassificazione. GNS ha sviluppato un metodo ottimale per la gassificazione (processo catalitico-parzialmente allo termico), con l’aggiunta di un catalizzatore si riesce a raggiungere un’alta efficienza del gas freddo, un alto potere calorifico, un’alta purezza dal gas e un abbassamento dei costi specifici di investimento.
n. 25/2011 [ INFOBIOGAS ] 15 BIOMETANO, LE ESPERIENZE NEL TRATTAMENTO DEL BIOGAS [ DI ULF RICHTER* ] In Germania ci sono all’incirca 6.000 impianti di biogas. Finora erano focalizzati sulla produzione di corrente e calore tramite cogeneratori. Il problema è che su molti impianti manca l’utilizzo del calore. In Germania la situazione è simile all’Italia: abbiamo una rete del gas ben distribuito su tutto il territorio nazionale. Ciò permette l’immissione facile del gas nella rete. Il gas può essere trasportato dove ce n’è bisogno. In Germania attualmente soffriamo un po’ a causa del biometano, per motivi di normative ed economici. L’obiettivo principale attuale è lo sfruttamento del biogas nei cogeneratori per produrre corrente. Dal 2010 in Germania c’è una legge per l’accesso alla rete del gas (Gasnetzzugangsverordnung), per facilitare il compito a chi vuole immettere il proprio gas nella rete. In Germania chi immette il gas paga fino a 250.000 € per l’allacciamento alla rete del gas, il resto viene pagato dal gestore della rete, che però può trasferire i costi sul consumatore finale. La legge prevede anche il limite massimo entro cui il gestore di rete deve permettere l’allacciamento. Il DVGW invece prescrive le normative tecniche per l’immissione del gas. Tra queste per esempio: come devo pretrattare il biogas per poterlo immettere in rete. Ci sono *Malmberg - Svezia [ FIG. 1 - LAVAGGIO AD ACQUA SOTTO PRESSIONE Gas greggio Scambiatore termico ancora accese discussioni sul biogas, i detrattori dicono che il biogas trattato è troppo “sporco”, che rovina la rete del gas. Però anche grazie a interventi politici si è sulla buona strada, la situazione sta migliorando. Non esiste ancora una legge per l’immissione del gas nella rete. Ne stanno discutendo da un bel po’, vale ancora la legge per le energie rinnovabili. Gli interessati in Germana sono agricoltori, pubbliservizi, imprese elettriche, investitori. Le richieste specifiche al trattamento del biogas dipendono dall’ubicazione dell’impianto, dal tipo di substrato utilizzato, dal funzionamento dell’impianto. Inoltre dipendono dall’utilizzo e dalla qualità del gas prodotto. Chiaramente c’è una differenza delle esigenze, se il gas viene bruciato per produrre corrente o se invece è prevista l’immissione in rete, o se viene utilizzato come carburante. In Germania ci sono due tipi di rete del gas: la rete del gas- H (ad alto potere calorifico) Essiccatoio Biometano Scambiatore termico Colonna flash Gas di scarico Scambiatore termico Soffiante Compressore Assorbimento Ventilatore Desorbimento Pompa per l’acqua e la rete del gas-L (a basso potere calorifico). Ci sono vari metodi di trattamento del biogas: - Adsorbimento dell‘oscillazione di pressione; Lavaggio ad acqua sotto pressione; - Lavaggio fisico con solventi organici; - Lavaggio chimico; - Metodo di separazione tramite membrane; - Metodi criogenici. Il metodo proprio di Malmberg consiste nel lavaggio ad acqua sotto pressione. Il gas arriva dall’impianto di biogas. La desolforazione serve soltanto per rimanere entro certi parametri di emissioni dei gas di scarico. Si arriva fino a 200 – 300 ppm di acido solfidrico. Il gas arriva con una leggera sovrappressione fino a ca. 20 – 50 mbar, poi avviene una compressione e un raffreddamento. Il gas giunge alla colonna di assorbimento, che, a seconda dell’impianto è alta tra 10 e 20 m, è riempita con materiale sintetico e l’acqua percorre la colonna nel senso opposto. Con l’acqua sotto pressione sciogliamo CO2 (come in [ Ulf Richter. una bottiglia di acqua minerale) e anche l’acido solfidrico, se c’è. Alla testa della colonna abbiamo un gas di prodotto con 96 – 99 % di metano, a seconda di come gestiamo il processo. Dipende anche da quanto azoto e ossigeno sono contenuti. Il gas poi attraversa una fase di asciugamento/essiccazione, dove raggiungiamo punti di rugiada di -60, - 80 °C. Poi segue un’analisi del gas. Se il gas corrisponde alle esigenze della rete il gas viene ceduto alla rete, altrimenti ripercorre il processo. Ci sono compressori che portano il gas a 250 bar. Poi il gas raggiunge o i contenitori per l’immagazzinamento o un dispenser per la distribuzione o viene immesso direttamente nei veicoli. Il nostro concetto prevede impianti standard, costruiti in forma modulare. Sono facili da costruire, dopo 1-2 settimane si possono mettere in funzione. Più grande è l’impianto e più si abbassano i costi per il trattamento del gas greggio. Con lo stato attuale è più sensato avere impianti di una certa dimensione. I mezzi di produzione: in dipendenza dalla stagione si ha bisogno di più o meno energia elettrica - ca. 0,20 – 0,30* kWh/Nm 3 gas greggio (*sistema con recupero di calore), per compressione, ciclo dell’acqua, raffreddamento.
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