Biogas più performante con il bicarbonato di sodio Solvay
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Biogas più performante con il bicarbonato di sodio
Solvay
Luca Pelagatti (Technical Marketing), Alberto Galasco (Business Development) – Solvay Chimica Italia – Soda Ash & Derivatives -
email. alberto.galasco@solvay.com
Gli impianti Biogas sono un ottimo modo per integrare il conto con un innalzamento del FOS (acidi organici volatili) e un ab-
economico di un’azienda agricola, ma è necessario adottare bassamento del TAC (carbonati inorganici totali) può arrivare
tutte le soluzioni possibili affinché tali impianti generino la red- fino ad una conclamata e pericolosissima acidosi del sistema
ditività attesa, magari con l’impiego di additivi che possano con calo del pH. Le cause più tipiche possono essere: sovra-
“sfruttare” al meglio tutte le materie prime introdotte, trasfor- alimentazione (soprattutto con insilati), fluttuazioni di tempera-
mando la maggior parte del loro potenziale in energia. tura, mancanza di micronutrienti, presenza di sostanze inibitrici
Il gruppo chimico multinazionale belga Solvay, leader mondia- dei microorganismi.
le del Bicarbonato di Sodio, propone l’utilizzo di tale prodotto Spesso, infatti, per aumentare la redditività, si richiedono agli
(nome commerciale: BICAR® Z) per migliorare ed ottimizzare il impianti alte prestazioni produttive, alimentandoli con sostan-
funzionamento e la produttività degli impianti di Biogas. ze ad alto contenuto di energia, quali gli insilati, come quello
di mais che è il più utilizzato. Gli insilati, però, una volta introdot-
ti nel digestore, possono, se non gestiti correttamente, portare
Il bicarbonato di sodio e l’alimentazione animale più facilmente ad un eccesso di sostanze acide che condizio-
Il bicarbonato di sodio Solvay è da anni largamente usato per nano la produzione di metano e causare l’acidosi del digesto-
il miglioramento delle prestazioni produttive nell’allevamento re. Il Bicarbonato di Sodio può essere una valida alternativa
dei bovini, dove: per risolvere alcune di queste problematiche?
• svolge un’attività tampone neutralizzando l’eventuale ec-
cessiva acidità senza cambiamenti rilevanti di pH, assicu- Proprio la grande analogia tra il processo digestivo del rumine
rando una corretta funzionalità ruminale ed evitando il e il funzionamento degli impianti di Biogas ha portato Solvay
sopraggiungere dell’acidosi del rumine anche con razioni ad investigare, alcuni anni fa, sull’effetto del Bicarbonato di
ricche in alimenti concentrati; Sodio nella digestione anaerobica di questi ultimi.
• favorisce la digestione e quindi l’assorbimento delle sostan- Ci si è quindi posti la domanda: “Il BICAR® Z, se usato in un
ze nutritive dei mangimi, consentendo l’aumento della ra- impianto Biogas, apporta benefici simili a quelli generati sui
zione giornaliera; bovini?”
• porta ad importanti benefici effetti sull’ingestione alimentare
con conseguenti positive ricadute sul tasso di crescita dei Test di laboratorio
vitelli nonché sulla quantità e qualità del latte prodotto. In collaborazione con l’Università di Rostock in Germania (pa-
ese con la più ampia diffusione degli impianti di Biogas in Eu-
Il bicarbonato di sodio e il Biogas ropa) Solvay ha realizzato uno studio della durata di ben tre
Il digestore anaerobico può essere considerato come il Ru- anni, per rispondere in maniera esaustiva alla domanda. Per
men dei bovini. Quali sono i problemi più comuni nei digestori misurare l’efficacia del BICAR® Z nei digestori Biogas, sono sta-
anaerobici? ti effettuati test su particolari reattori di laboratorio (digestori
Un iniziale calo di produzione di Biogas, spesso in coincidenza monostadio in miniatura di circa 11 litri – vedi Figura 1) in con-
dizioni diverse:
• in condizioni critiche di emergenza (acidosi già conclama-
ta);
• in condizioni di potenziale pericolo (alcuni parametri di pro-
cesso non ben regolati);
• in condizioni di normale funzionamento.
Le prove sono state effettuate tenendo a riferimento delle uni-
tà di controllo a regime.
Trattamento di emergenza
Sono stati trattati con bicarbonato di sodio due reattori (F2 e
F3) nei quali si era ormai sviluppata un’acidosi del digestore
con basso valore di pH nel digestato ed una percentuale di
metano nel Biogas intorno al 40%. Dopo aver somministrato
del bicarbonato di sodio si è registrata una rapida risalita del
pH (vedi Figura 2) e un’accelerazione del processo metani-
geno fino ai valori dell’unità di riferimento a regime (F1) (con
picchi anche a 60% di metano). Si può affermare che il pro-
blema di acidosi è stato risolto senza danni alla biologia del
Figura 1 – Digestori da laboratorio. digestore, che anzi rimane estremamente attiva.
36 2/2014
l’Ambiente
reale. Sempre con la collaborazione
dell’università di Rostok, è stato scelto
un parco Biogas ubicato in Germania
orientale, il “Biogas Parc Anklam”. Si
tratta di un insieme di 5 impianti mo-
nostadio con digestori da 2560 m³ da
circa 526 kW ciascuno per un totale di
2630 kW alimentati a insilato di Mais e
reflui zootecnici di allevamenti suinicoli.
Analogamente a quanto fatto in la-
boratorio è stato scelto un digestore
di riferimento a regime che produce-
va senza problemi e un digestore in
difficoltà perché in acidosi dovuta a
sovralimentazione; entrambi i digestori
erano alimentati con la stessa tipologia
di biomassa (insilato di mais e liquame
suino con sporadici altri cereali). Il bi-
carbonato di sodio è stato introdotto
insieme alla materia prima nelle tra-
mogge di alimentazione.
Trattamento di emergenza
Il digestore in acidosi è stato trattato
Figura 2 – pH dei digestori in acidosi prima e dopo il dosaggio di BICAR® Z. con una singola aggiunta di 5 tonnel-
late di BICAR® Z. In circa venti giorni i
valori impiantistici sono migliorati fino
Dosaggio continuo a far uscire l’impianto dallo stato di emergenza (vedi Figura
Successivamente alcuni reattori già a regime sono stati trat- 3 parte rosa). Da sottolineare come il rapporto FOS/TAC sia
tati con una moderata aggiunta continua di bicarbonato di passato in pochissimo tempo da valori di circa 1,0-1,4 a valori
sodio. In questi digestori ciò ha portato, rispetto all’impianto di di circa 0,4-0,5!
riferimento, a:
• migliorare la resa in presenza di alti carichi organici; Stabilizzatore, Agente di Prevenzione, Barriera Alcalina
• migliorare la qualità del Biogas aumentando la percentuale Il digestore è stato sottoposto a tre aggiunte da 2 tonnellate
di metano; ciascuna di BICAR® Z per impedire che altre aggiunte di sub-
• ridurre la concentrazione di Idrogeno Solforato (H2S); strato, potenzialmente ancora eccessive per un impianto in
• migliorare il processo conferendo maggior stabilità ed effi- uscita da una situazione critica, potessero far riaumentare gli
cienza; acidi fermentati. Dopo queste aggiunte di bicarbonato l’im-
• ottenere un minor potenziale metanigeno residuo nel dige- pianto è definitivamente a regime (vedi Figura 3 parte blu).
stato: ciò è significativo del fatto che
i digestori oggetto della prova sono
diventati più efficienti di quello di ri-
ferimento, SFRUTTANDO meglio il po-
tere metanigeno delle materie prime
alimentate.
In sintesi i laboratori di Rostock hanno
dato importantissime indicazioni sul prin-
cipio che il BICAR® Z può essere usato:
• come trattamento di emergenza;
• come agente di prevenzione a pro-
blemi legati ai cambi di tipologia di
alimentazione;
• per migliorare le prestazioni dell’im-
pianto;
• come stabilizzatore di processo.
Il risultato di questa sperimentazione è
oggetto del brevetto di proprietà Sol-
vay EP 2 386 648 A1.
Test Industriali
Visti gli ottimi risultati ottenuti in labo-
ratorio, test industriali sono stati orga-
nizzati per convalidare il tutto su scala Figura 3 – Dati relativi a prova industriale.
2/2014 37
del sistema, su digestori che aveva-
Miglioramenti produttivi grazie al BICAR Z no subito un forte abbassamento di
pH finendo in acidosi; il BICAR® Z ha
Produzione giornaliera di biogas riportato il pH ed il rapporto FOS/TAC
ai giusti valori grazie al suo apporto
alcalino;
• trattamento preventivo con appli-
6600 cazione periodica su digestori che
presentavano parametri di processo
non ottimali a causa di sovralimen-
6550
+2% tazione (temporaneo eccessivo ap-
porto di nutrienti), o a causa di forti
6500
variazioni di qualità dei substrati;
Nm3 Biogas/giorno
anche in questi casi il BICAR® Z ha
stabilizzato il processo, grazie al suo
6450 potere tampone, prevenendo o ri-
equilibrando situazioni anomale nei
parametri di conduzione;
6400
• dosaggio continuo come migliora-
tore delle performance: aggiunto
6350
anche su digestori in marcia rego-
lare, il BICAR® Z ha permesso di otti-
mizzare il processo e di migliorare la
6300 resa dell’impianto, producendo più
DIGESTORE di RIFERIMENTO DIGESTORE CON BICAR Z biogas a parità di biomassa alimen-
tata, producendo biogas più ricco
Figura 4 – Aumento resa in Biogas. in metano e consentendo di “spin-
gere” maggiormente l’impianto ove
possibile.
Miglioratore delle Performance Un aumento dimostrato del 2% in resa di biogas, porta, su un
Una volta che il digestore è stato definitivamente portato a impianto da 500 kW con tariffe incentivanti di 0,28 €/kW, ad
regime, è iniziato un dosaggio continuo di 125 kg al giorno per un guadagno economico di quasi 13.000 €/anno al netto del
48 giorni consecutivi (vedi Figura 3 parte verde). In questo pe- costo del Bicarbonato di Sodio !!!!
riodo i risultati di resa in Biogas sono aumentati del 2% (vedi
Figura 4) e il potere metanigeno residuo nel digestato è note-
volmente calato rispetto al digestore di
riferimento (vedi Figura 5), chiaro segno
che l’impianto stava sfruttando meglio
le materie prime alimentate.
Miglioramenti produttivi grazie al BICAR Z
Potere metanigeno residuo
Dopo queste interessanti esperienze
sono stati effettuati dei test anche su
impianti a doppio stadio ed i benefici
N litri Metano residui / kg Sost. organica
sono stati analoghi, come era del resto
prevedibile. 110 ‐ 22 % ‐ Miglior
sfruttamento del
Il dosaggio continuo del bicarbonato 100
substrato
di sodio consente di migliorare la dige-
90
stione, aumentando la resa in metano,
mantenendo i valori di pH, FOS, TAC e 80
FOS-TAC ai valori ottimali e garantendo
un consistente potere tampone residuo, 70
che mette al riparo da un’eventuale
sovra-alimentazione. 60
Applicazione negli impianti 50
biogas 40
Già da diversi anni il BICAR® Z è utilizza-
to nel mercato tedesco e più recente- 30
mente anche in Italia, in diversi momen-
ti di vita degli impianti come: 20
• trattamento di emergenza in una sin- DIGESTORE di RIFERIMENTO DIGESTORE CON BICAR Z
gola aggiunta contro l’acidosi con- Figura 5 – Miglior sfruttamento substrato – Calo del potere metanigeno residuo
clamata del digestore ed il collasso del digestato.
38 2/2014l’Ambiente
• riduce il tenore di Idrogeno Solforato (H2S) nel Biogas pro-
dotto;
• riduce la formazione di schiume durante il processo.
Bibliografia
[1] Brevetto EP 2 386 648 A1 (filing date 10.05.2010): Use of so-
dium bicarbonate in biogas - Process for producing biogas
Figura 6 – Risparmi annui con Bicar® Z su impianto da – Applicant: Solvay SA - Authors : Jan Bach (Solvay), Joerg
500 kW. Burgstaler (Rostock University), Denny Wiedow (Rostock Uni-
versity), Frederick Degraeve (Solvay).
Negli impianti che già marciano a “targa” l’aggiunta conti- [2] J. Burgstaler, D. Wiedow, F. Godlinski, N. Kanswohl /
nua di BICAR® Z permette, grazie al migliore sfruttamento dei Landbauforschung - vTI Agriculture and Forestry Research 4
substrati organici alimentati, di mantenere le stesse produttivi- 2011 (61): 343-352 - Einsatz von Natriumhydrogencarbonat in
tà a fronte di un minor consumo di materie prime. In tal caso il landwirtschaftlichen Biogasanlagen – Application of sodium
guadagno, di simili importi, deriva dal risparmio legato a que- bicarbonate in agricultural biogas plants.
sto ridotto consumo. [3] Burgstaler J, Blumenthal J, Wiedow D, Godlinski F, Kanswohl
N / Landbauforsch - Agriculture and Forestry Research 4 2010
Vantaggi del BICAR® Z (60): 213-220 – Möglichkeit zur pH-Wertregulation versäuerter
Il BICAR® Z è un Bicarbonato di Sodio purissimo (99,9% di purez- Biogasfermenter und die Auswirkungen auf die Biogasausbeu-
za) prodotto sotto elevatissimi standard qualitativi (ISO 22000 te - Options to regulate the pH-value in acified biogas dige-
– HACCP - GMP+ B2) caratterizzato da: sters and impacts on the biogas production yield – Disconti-
• buona solubilità in acqua senza formazione di residui; nuous use of sodium bicarbonate.
• graduale agente tampone grazie all’apporto dei Bicarbo- [4] Burgstaler J, Wiedow D, Godlinski F, Kanswohl N / Landbau-
nati, ideale per i processi biologici; forschung - vTI Agriculture and Forestry Research 2 2011 (61):
• facile dosaggio e grande sicurezza nella manipolazione 127-140 - Verminderung des Restgaspotentials und gasförmi-
(non è irritante, né tossico, né corrosivo). ger Emissionen aus Gärresten der Biogas produktion - Reduc-
tion of the residual biogas potential and gaseous emissions
from fermentation residues of biogas production residues.
Conclusioni
Il BICAR® Z quindi è una soluzione ideale per gli impianti di Bio-
gas:
come PREVENZIONE
• migliora il controllo del pH e dei parametri tipici di gestione
(FOS-TAC);
• evita l’acidosi del digestore tamponando l’eccesso di acidi
fermentati;
• evita le eventuali crisi dei digestori sottoposti a stress per so-
vraccarichi temporanei o a cambi improvvisi di alimenta-
zione;
• aumenta il potere tampone globale;
• non forma residui e incrostazioni indesiderati.
come OTTIMIZZAZIONE
• migliora la resa dell’impianto;
• migliora la qualità del biogas; Figura 7 – Sacco di BICAR® Z.
La quarta edizione di mcTER Forest
Il 25 giugno prossimo, a Milano, è in programma la quarta edizione di mcTER Forest, la giornata verticale dedicata a soluzioni, tecnologie,
componenti per impianti alimentati a biomassa, anche in assetto cogenerativo. Il settore delle biomasse è in crescita: secondo uno studio condotto
dall’Eea (Agenzia europea per l’ambiente) l’Italia nel 2020 sarà uno tra i paesi europei più ricchi di bioenergia, unitamente a Francia, Germania,
Spagna, Polonia e Romania.
La biomassa destinata all’uso energetica, che nel 2010 ha fornito il 7,5% del consumo, nel 2020 riuscirà a fornire ben il 10% di energia. Le op-
portunità per il settore sono in continuo aumento e la giornata mcTER Forest sarà ancora una volta la giusta occasione per fare il punto sullo stato
dell’arte della filiera, conoscere le ultime novità del settore, gli aggiornamenti normativi, le analisi del comparto, le più avanzate soluzioni applicative
e garantire nuove opportunità di business.
La nuova edizione dell’evento Forest è organizzata da EIOM unitamente a CTI (Comitato Termotecnico Italiano), con il patrocinio di FIPER (Federazio-
ne Italiana Produttori di Energia da Fonti Rinnovabili), La formula della giornata verticale, che può contare inoltre sulla partecipazione di primarie
aziende del settore, centri di ricerca e massimi esperti, prevede una sessione congressuale mattutina curata da CTI, un’area espositiva e una serie
di workshop tecnico-applicativi organizzati dalle aziende partecipanti.
www.mcter.com/forest
2/2014 39Puoi anche leggere
