Il residuo della digestione anaerobica per la produzione di biogas prende il nome di digestato. Quest’ultimo deriva dalla digestione di effluenti zootecnici, biomasse vegetali, sottoprodotti di origine animale (SOA), fanghi di depurazione e della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU). Il digestato, sottoposto a SEPARAZIONE SOLIDO/LIQUIDA, produce due frazioni, una chiarificata (liquida) e una frazione solida, la prima contenete elevati livelli di azoto ammoniacale mentre la seconda una quantità rilevante di sostanza organica che risulta essere parzialmente stabilizzata. La rimozione dell’azoto da tali componenti da riutilizzare in altre forme è lo scopo principale dei diversi trattamenti che vengono riportati in questo articolo, al fine di sfruttare il loro elevato potere concimante salvaguardando nello stesso tempo l’ambiente che in diverse zone geografiche come la pianura padana ne sono eccessivamente ricche.

Come detto, separare il digestato significa migliorare la gestione degli effluenti prodotti e soprattutto ridurre i volumi dei liquidi e quindi degli stoccaggi. Esistono differenti sistemi di separazione scelti soprattutto a seconda del settore industriale o agricolo.

In agricoltura vengono utilizzati prevalentemente SISTEMI A VAGLIO (statici, vibranti o rotativi), SISTEMI A RULLO CILINDRICI CONTROROTANTI e a COMPRESSIONE ELICOIDALE (VITE) tramite l’utilizzo di coclee. Per quanto riguarda il settore industriale invece i sistemi più diffusi sono le CENTRIFUGHE o i sistemi di SEDIMENTAZIONE o FLOTTAZIONE.

Come detto il processo di separazione del digestato, produce una FRAZIONE LIQUIDA (chiarificata) e una FRAZIONE SOLIDA che seguiranno strade differenti in termini di trattamenti applicati.

 

TRATTAMENTO BIOLOGICO FRAZIONE LIQUIDA

Le principali tecniche utilizzate sono:

  • TRATTAMENTO BIOLOGICO AEROBICO (fanghi attivi)
  • FILTRAZIONE A MEMBRANE
  • STRIPPAGGIO

 

TRATTAMENTO BIOLOGICO AEROBICO (Fanghi attivi)

Il trattamento biologico aerobico a fanghi attivi sfrutta l’attività microbica con lo scopo di rimuovere l’eccessiva concentrazione dell’azoto organico e/o ammoniacale presente nella frazione liquida. Si svolge in 3 FASI PRINCIPALI:

-NITRIFICAZIONE

-DENITRIFICAZIONE

-SEDIMENTAZIONE

 

Nitrificazione: (Batteri Nitrosomonas)

  –  azoto organico/ammoniacale                NO2− (NITRITO)

  –   NO2−                 NO3⁻ (NITRATO)

I parametri da tenere in considerazione sono:

– temperatura d’ esercizio

– pH

– quantità di ossigeno

– età del fango

 

Denitrificazione: (Batteri Pseudomonas)

NO3⁻(NITRATO)                   N2 (AZOTO ATMOSFERICO)

I parametri da tenere in considerazione sono:

– ambiente anossico con ossigeno < 0,5 mg/ (evitare la competizione con i batteri Nitrosomonas)

– adeguato nutrimento per i batteri con una fonte di carbonio organico.

 Sedimentazione: l’ultima fase del processo ha lo scopo di separare i fanghi attivi che sedimentano sul fondo del sedimentatore dal liquido chiarificato e quindi purificato.

Nel caso di un sistema discontinuo (SBR) tutte le fasi del processo descritte precedentemente, avvengono in un unico bacino dedicato. Ne consegue una riduzione degli spazi con vantaggi economici in fase di realizzazione e la possibilità di gestire variazioni anche giornaliere sia di portata che di carico organico da depurare.

 

FILTRAZIONE A MEMBRANE

Il sistema di depurazione a membrane negli ultimi anni ha conosciuto un notevole sviluppo in campo industriale. Tale sistema infatti è una valida alternativa ai tradizionali sistemi di depurazione. Il principale vantaggio è che la depurazione non necessita di agenti chimici ma le membrane fungono da veri e propri filtri. Le membrane più utilizzate sono quelle costituite da materiali polimerici che hanno una buona resistenza e sopportano moderate variazioni di pH durante il processo depurativo.

Esistono differenti tipologie di filtrazione tra le quali:

-ULTRAFILTRAZIONE

-NANOFILTRAZIONE

-MICROFILTRAZIONE

-OSMOSI INVERSA (rimozione ioni)

La scelta della porosità nominale della membrana e della pressione di lavoro è fondamentale per la tipologia degli inquinanti da rimuovere (fosfati, ioni, batteri, virus, colloidi, particelle sospese, zuccheri, proteine).

Il processo porta alla formazione di due componenti: il PERMEATO che rappresenta il liquido chiarificato che viene depurato attraverso la filtrazione e viene lasciato passare dalle membrane; e il CONCENTRATO che viene trattenuto dalle membrane e contiene le particelle rimosse durante il processo.

 

STRIPPAGGIO

Il processo di strippaggio ha lo scopo di trasformare l’ammoniaca disciolta nella frazione liquida dallo stato liquido a quello gassoso e successivamente produrre il solfato d’ ammonio che può essere utilizzato come fertilizzante agricolo. Il processo prevede quindi due fasi:

-Fase di strippaggio: incrementando la temperatura d’ esercizio l’ammoniaca disciolta passa dallo stato liquido a quello gassoso;

-Fase scrubber: il flusso gassoso prodotto, viene fatto reagire con un acido forte (acido solforico) portando alla produzione del prodotto finale, il SOLFATO D’ AMMONIO che, come detto, può essere utilizzato come ammendante agricolo.

 

TRATTAMENTO BIOLOGICO FRAZIONE SOLIDA

Come detto la frazione solida del digestato separato, segue un trattamento differente da quelli sopracitati sulla frazione liquida. In questo articolo si riportano due tecniche su larga scala utilizzate: L’ ESSICCAMENTO e IL COMPOSTAGGIO.

 

L’ ESSICCAMENTO

L’ essicamento della frazione solida ottenuta dalla separazione solido/liquida del digestato, permette di ottimizzare sia la gestione dei volumi degli effluenti aziendali sia i costi economici per la realizzazione degli stoccaggi degli stessi (rimozione circa dell’85/ 90% sul tal quale) ottenendo 2 prodotti finali che possono essere successivamente valorizzati:

-prodotto solido essiccato finale

-solfato d’ ammonio

Prodotto solido essiccato: a seguito del processo d’ essicazione, viene rimosso il tenore in eccesso di azoto con vantaggi sul suo utilizzo come ammendante agricolo nel rispetto delle normative vigenti. Inoltre, può essere utilizzato come materiale da lettiera negli allevamenti zootecnici per bovini da latte in sostituzione o in abbinamento ai classici prodotti utilizzati.

Solfato d’ ammonio: durante il processo di essiccamento si producono emissioni di azoto ammoniacale; tale flusso può essere fatto reagire con un acido forte (acido solforico) in un sistema scrubber con la produzione finale del solfato d’ ammonio che può essere utilizzato come fertilizzante agricolo.

Negli impianti biogas il trattamento prevede lo sfruttamento del calore proveniente dal sistema di cogenerazione dell’impianto.

 

COMPOSTAGGIO

È un processo biologico che avviene in presenza di ossigeno che sfruttando l ‘attività di microrganismi quali muffe, batteri e funghi, ha lo scopo di degradare la componente organica presente e convertirla in composti più semplici ottenendo un prodotto stabile, privo di microrganismi patogeni che prende il come di COMPOST.

A seconda del tipo di rifiuto trattato si parla di ammendante compostato verde (utilizzo di sola biomassa vegetale) o ammendante compostato misto (frazione vegetale e FORSU).

Il processo prevede 2 fasi:

-Fase di biossidazione: è la prima fase del processo durante la quale i microrganismi in presenza di ossigeno degradano la frazione organica facilmente assimilabile (zuccheri, aminoacidi etc.) trasformandoli in composti più semplici quali CO2, H2O e Sali minerali. La temperatura di processo aumenta a seguito delle razioni metaboliche dei microrganismi fino a circa 60/65 °C.

-Fase di maturazione (umificazione): in questa fase le temperature diminuiscono in quanto rallentano le attività microbiche in quanto i microrganismi iniziano a degradare la componente meno assimilabile. Si producono sostanze umiche derivanti l’ossidazione di acidi fenolici, tannini e polifenoli.

Il prodotto finale è il COMPOST un prodotto stabile contenente gli elementi nutrivi che può essere utilizzato come ammendante a lento rilascio con notevoli vantaggi in campo agricolo.

In conclusione, possiamo affermare che, la crisi energetica degli ultimi mesi, ci ha fatto capire quanto sia importante valorizzare questi prodotti sfruttando il loro elevato potere fertilizzante in un’ottica sia di risparmio economico che di salvaguardia dell’ ambiente in cui viviamo e che la scelta del trattamento passa proprio per la loro successiva valorizzazione.