La produzione di biogas attraverso la digestione anaerobica all’interno dei biodigestori avviene grazie ad una serie di reazioni biochimiche che coinvolgono diverse tipologie di batteri ma può essere più o meno costante e prestante a seconda delle condizioni biologiche che si instaurano.
All’interno del processo biologico si è visto come gli elementi inorganici siano fondamentali per la vita e la replicazione dei batteri e possiamo dunque affermare come vi siano interazioni tra batteri e microelementi senza le quali tale processo sarebbe molto rallentato se non inibito.
Gli elementi possono essere suddivisi in due categorie: Macroelementi e Microelementi, differenziati in base ad un criterio quali-quantitativo.
In questo breve blog vogliamo soffermarci sull’importanza dei Microelementi che entrano in gioco nei processi biologici evidenziandone le tipologie e i metodi di monitoraggio; inoltre, è di fondamentale importanza conoscere i loro valori ottimali da perseguire svolgendo attività integrative mirate con lo scopo di ottimizzare i processi fermentativi e i costi gestionali degli impianti.
- Quali sono i microelementi fondamentali all’interno del nostro processo biologico:
- Cobalto (Co);
- Molibdeno (Mo);
- Nichel (Ni);
- Selenio (Se);
Gli elementi appena citati sono quelli deputati ed essenziali allo svolgimento della maggior parte delle reazioni biochimiche nei nostri biodigestori e che, per esperienza sul campo, in caso di significative carenze sono i responsabili di rallentamenti fermentativi e nella peggiore delle ipotesi inibizioni di processo.
Non dobbiamo tuttavia dimenticarci di tutto il plesso di elementi che contribuiscono al corretto svolgimento del processo fermentativo che devono sempre essere monitorati e se necessario integrati: Alluminio (Al), Boro (B), Calcio (Ca), Rame (Cu), Ferro (Fe), Potassio (K), Magnesio (MG), Manganese (Mn), Sodio (Na), Fosforo (P), Zolfo (S), Zinco (Zn).
A tal proposito ricordiamo come la nota legge del minimo elaborata da Carl Sprengel nel 1828 affermi che la crescita e lo sviluppo, nel nostro caso dei microrganismi, sia controllato non dall’ammontare totale delle risorse disponibili ma dalla disponibilità di quella più scarsa.
A livello pratico si è visto come ad esempio i Sali primari prima citati intervengano nel processo fermentativo a livello di:
- Ruolo negli enzimi coinvolti nella metanogenesi;
- Stimolazione del metabolismo e crescita batterica;
- Ruolo nelle fasi di acetogenesi e metanogenesi;
Bisogna sottolineare come gli elementi fin qui citati siano naturalmente presenti in diverse biomasse alimentate agli impianti ma che, a causa dell’elevata variabilità delle stesse, diventa di fondamentale importanza un monitoraggio costante della loro concentrazione per valutarne eventuali carenze ed intervenire in tempo per scongiurare possibili rallentamenti e/o blocchi fermentativi.
Da qui la nostra convinzione relativa all’importanza di studiare e produrre, ove necessario, integratori su misura studiati sulle reali esigenze dell’impianto andando ad analizzare le eventuali reali carenze presenti nei digestori derivanti dalle biomasse utilizzate.
- Valori ottimali ipotetici:
Analizzando diversi studi scientifici in merito alle biomasse utilizzate per l’alimentazione degli impianti biogas, è stato possibile elaborare una tabella di riferimento con valori ideologici dei Sali prima citati per poter effettuare delle valutazioni tecniche e successivamente interventi correttivi sulle concentrazioni dei principali micro e macro-elementi. Tali parametri sono stati evidenziati in situazioni standardizzate di processo ma possono essere adattate ai differenti scenari di ogni singolo impianto.
Va precisato che, come sia di fondamentale importanza colmare i deficit nutritivi con attività integrative mirate, è di altrettanta importanza evitare eccessi di dosaggio in quanto si potrebbe inibire l’efficacia degli integratori causandone l’effetto opposto. Questo è evitabile solo con un monitoraggio costante nel tempo e attività integrative mirate confermando così quanto discusso precedentemente.
- Possibilità di integrazione:
In commercio sono presenti due diverse tipologie di integratori: prodotti liquidi e in polvere. I primi sono destinati principalmente ad un utilizzo a livello di impianti industriali; i secondi per utilizzi di tipo zootecnico e agricolo (questa differenziazione viene fatta principalmente per la modalità di dosaggio prodotto in relazione alle matrici caricate nelle due tipologie di impianti). Cambiando la tipologia di prodotto variano le modalità di somministrazione ma l’effetto rimane il medesimo.
Le fasi che portano ad una definizione di eventuale integrazione possono essere dal nostro punto di vista così descritte:
- Prelevamento del campione di digestato;
- Analisi del campione in laboratorio certificato;
- Produzione dell’integratore su misura se necessario;
- Fornitura al cliente;
- Assistenza post-vendita;
- Risultati operativi e vantaggi economici:
L’utilizzo di integratori porta innumerevoli vantaggi sia in termini funzionali che da un punto di vista economico quali:
- Il tasso di conversione della biomassa in metano registra un incremento che può arrivare anche al 15%, a fronte di aumento del costo ricetta annuale di solo circa l’1%;
- Aumenta la stabilità dei processi fermentativi;
- La biomassa mantiene una maggiore fluidità, cosa che permette una più facile gestione delle superfici e la riduzione degli autoconsumi;
- Il digestato, impiegato come fertilizzante, risulta di migliore qualità in quanto contiene tutti i minerali necessari all’arricchimento del suolo;
In definitiva, alla luce di carenze evidenziate su supporto di analisi chimiche è necessario integrare macro e microelementi onde evitare possibili rallentamenti fermentativi; da un punto di vista economico poi, l’investimento iniziale per sopperire alle carenze viene ampiamente ripagato dalla stabilità fermentativa raggiunta dall’impianto e relativa riduzione del costo razionamento giornalmente sostenuto.