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I biogas sono miscele di vari tipi di gas (principalmente metano) prodotti sia tramite il processo di respirazione anaerobica, quindi senza l’ausilio dell’ossigeno, sia tramite la respirazione aerobica, da materiali fermentescibili quali letami, scarti biologici, fanghi residui dalla depurazione delle acque, ecc.
Il processo di respirazione aerobica rappresenta solo una fase transitoria della produzione: permette un aumento della mineralizzazione e la conseguente formazione di anidride carbonica e acqua. Tutto questo avviene in tempi abbastanza brevi, che possono variare da qualche ora a qualche giorno in funzione della profondità dello strato di terreno che si sta considerando.
La fase anaerobica, al contrario, è caratterizzata da uno stadio metanigeno che subentra nel momento in cui non vi è più ossigeno presente e che produce anidride carbonica e metano.
Da cosa derivano i residui?
- Scarti dell’agroindustria
- Scarti dell’industria zootecnica
- Scarti dell’industria alimentare
- Colture appositamente coltivate
- Alghe (ancora in via di sviluppo)
Così come avviene per le biomasse, i batteri che decompongono il materiale organico producono anidride carbonica, idrogeno molecolare e metano. Il fine dell’utilizzo di tale gas è quello di produrre calore ed energia elettrica.
I maggiori produttori sono (sarebbe meglio: la maggiore produzione deriva dalle) le discariche di rifiuti urbani, costituite per circa il 30-40% da materiale organico.
Come funzionano gli impianti?
Per poter avere un buon rendimento, sia energetico che economico, il biogas per prima cosa deve essere captato ed accumulato in strutture costruite appositamente per evitarne la fuoriuscita e la relativa dispersione nell’ambiente, di modo tale che possa essere bruciato in sicurezza e nella maggiore quantità possibile.
Esistono anche delle tecnologie che prevedono la presenza di batteri in apposite strutture, chiamate “ fermentatori chiusi”.
All’interno dei fermentatori i batteri hanno il compito di estrarre biogas prevalentemente da rifiuti urbani (in particolar modo dalla raccolta differenziata), dal letame di animali allevati in allevamenti intensivi, da alcuni funghi e alghe.
Il risultato della fermentazione è triplice: si può riscontrare la produzione di biogas, di calore e di digestato. Il biogas viene poi convertito in energia elettrica grazie ad un cogeneratore, che con l’utilizzo di motori e di turbine a vapore, trasforma energia meccanica in elettricità e calore.
L’energia elettrica è poi ceduta alla rete nazionale, così da poter soddisfare la domanda effettuata. Il calore è utilizzato sia per permettere la continuazione della fermentazione stessa, sia per il riscaldamento di alcuni locali industriali o di alcune stalle.
Infine, il digestato è un prodotto utilizzato come fertilizzante, dal momento che la sua efficienza è molto maggiore rispetto a quella del semplice letame solitamente adoperato.
Quali sono le opportunità del biogas?
Dai reflui organici delle industrie zootecniche e agricole è possibile, come già in precedenza spiegato, ricavare calore ed energia, pur sempre rispettando i principi della termodinamica.
Calore ed energia elettrica rappresentano un guadagno economico, ma le aziende spesso non ne sono consapevoli. In passato erano solo gli impianti più grandi quelli che potevano usufruire degli incentivi statali. Tuttavia, attualmente, anche i piccoli impianti, quindi quelli di potenza circa compresa tra i 100 e i 300KW ed alimentati con biomasse, letame e liquami di varia origine, possono ottenere dei benefici pari a 263 euro MWh.
Pertanto, è possibile affermare che un impianto non solo riesce a ripagarsi da solo in tempi molto brevi, ma anche può ottenere nuovi introiti, quindi un guadagno, grazie ai suoi stessi scarti.
Il Biometano
Tra i biogas il biometano è indiscutibilmente quello più vantaggioso da un punto di vista energetico.
Questo può venir utilizzato come combustibile per i veicoli a motore ed è ottenuto tramite un processo di upgrading, quindi di raffinazione e di purificazione attuato per ottenere una concentrazione di metano circa pari al 98%.
Questo tipo di metano fossile è vantaggioso soprattutto per i trasporti, perché contribuisce alla diminuzione della produzione di gas serra e, parimenti, può essere trasportato e stoccato anche sulla rete nazionale.
Vantaggi e svantaggi del biogas
Il vantaggio principale relativo all’utilizzo di biogas è quello di evitare una produzione di anidride carbonica ex novo, come invece avviene adoperando i combustibili fossili. Infatti l’anidride carbonica prodotta durante la combustione del biogas è la medesima CO2 fissata dalla piante o assunta dagli animali in maniera indiretta. Inoltre si va anche a ridurre l’emissione di gas metano, quindi di un gas serra, che deriva dalle carcasse di animali decomposte.
Tuttavia vi sono anche alcune problematiche legate sia alla produzione che all’utilizzo.
Per prima cosa per alimentare una centrale di 1MW, utilizzando terreni appositamente coltivati, sono necessari 300 ettari, cosa che rende necessaria una regolamentazione sull’utilizzo del territorio nazionale.
Un altro problema è legato al fatto che i liquami utilizzati emanano cattivi odori, pertanto è necessario porre i vasti impianti sufficientemente lontani dai centri abitati per garantire uno stato di comfort ai cittadini.
A questo è legato il trasporto: se l’impianto è lontano, saranno necessari mezzi adeguati sia per il trasporto di materie prime, sia per il trasporto dei prodotti finali. Ma è necessario ricordare che un elevato traffico comporta elevate emissioni di anidride carbonica.
Pertanto, sebbene l’utilizzo di biogas e, in particolar modo di metano, rappresenti una soluzione valida ed efficace, è necessario apportare delle migliorie nelle tecnologie, di modo tale da risolvere le problematiche legate al suo utilizzo.
