Biogas, una fonte di energia pulita e flessibile
I recenti avvenimenti e le relative conseguenze sul nostro sistema economico hanno evidenziato quanto sia ancora più indispensabile investire sulla produzione energetica da fonti rinnovabili.
L’industria agricola ed alimentare utilizza gli scarti e sottoprodotti nel proprio ciclo produttivo, ma non sempre in maniera efficiente. Con un impianto specifico per il trattamento delle biomasse è possibile produrre, da scarti e sottoprodotti, il biogas, che può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica e termica, quindi un guadagno aggiuntivo per l’azienda.
Gli impianti per la produzione di Biogas sono cioè sistemi molto interessanti nell’ottica di una economia circolare.
Per questo, gli impianti per la produzione di Biogas sono una realtà sempre più interessante ed importante per la società moderna.
Centrale Biogas
Fasi produttive del Biogas
Alimentazione e digestione anaerobica
I digestori sono alimentati in continuo con sottoprodotti e biomasse (liquame, letame, scarti vegetali o dell'industria agroalimentare) in proporzioni e tipologie di substrato generalmente variabili.
Disgregazione a ultrasuoni
Un sistema di disgregazione ad Ultrasuoni aiuta la digestione, omogeneizza e stabilizza le proprietà biologiche ed energetiche della biomassa, permettendo un aumento di resa produttiva nei processo di fermentazione (digestione anaerobica). La disgregazione, inoltre, favorisce la fluidificazione del substrato, contribuendo ad alleggerire il lavoro di pompe e agitatori dell’impianto, riducendone in modo considerevole il valore di assorbimento elettrico.Il sistema ad ultrasuoni può essere inserito sia in ingresso al digestore, sia in ricircolo continuo con quest’ultimo.
Produzione di Biogas
All’interno del Digestore i batteri producono biogas (principalmente CO2 e CH4) a temperatura controllata (ca.42°C) e con determinate tempistiche, dopo le quali la biomassa viene trasferita in una vasca di stoccaggio per un trattamento finale che darà origine al digestato.
Conversione in energia elettrica e termica
Il biogas prodotto viene trattato e mandato al cogeneratore che produce energia elettrica ed energia termica. L’energia elettrica viene inviata alla rete nazionale, mentre l’energia termica può essere impiegata sia per riscaldare i digestori oppure per il teleriscaldamento.
Digestato
La biomassa residua ha un importante valore, con caratteristiche anche migliori rispetto alla biomassa di partenza. E’ costituita da una parte solida ed una liquida , entrambe utilizzabili come concime.
Descrizione del sistema di disgregazione a ultrasuoni
In questa ottica, EveryWave ha progettato e prodotto uno speciale reattore a ultrasuoni che, integrato con sistemi specializzati di triturazione, pompaggio e controllo di processo, rappresenta una tecnologia solida ed efficiente per il controllo e l’aumento di resa produttiva di Biogas.
I reattori ad ultrasuoni dell'impianto vengono caricati tramite la pompa del sistema. Il substrato viene instradato attraverso il campo ultrasonico con una portata specifica, in modo tale che l'apporto di energia ideale richiesto per il trattamento sia raggiunto.
A monte, un trituratore (opzionale) protegge la macchina da oggetti estranei e fornisce una miscelatura grossolana, al fine di ottenere un accoppiamento ottimale degli ultrasuoni. Questo elemento è essenziale per biomasse che possono contenere corpi estranei o parti solide di dimensioni e robustezza importanti.
Principio di Funzionamento del disgregatore a ultrasuoni
La disgregazione e l’omogeneizzazione della biomassa, avviene per effetto degli elevati livelli di cavitazione ad altissima pressione generata dagli ultrasuoni.
CAVITAZIONE : Le vibrazioni meccaniche ad alta frequenza, generate dai sonotrodi, applicati alla camera di reazione, vengono trasferite nella biomassa.
La potenza oscillante viene trasmessa attraverso parte liquida, dove, per mezzo di una forte pressione alternata (fino a 40.000 oscillazioni al secondo), si generano infinite cavità microscopiche che collassano, creando micro onde d'urto e di taglio a fortissima pressione ed altissima temperatura, in grado di scomporre e disintegrare il substrato.
Caratteristiche dei reattori FLOW:WAVE
L’elemento più innovativo del sistema di trattamento è rappresentato dal reattore FLOW:Wave®, composto da una struttura robusta, quasi esente da manutenzione, per un funzionamento h24.
Il reattore ad ultrasuoni modulare FLOW:Wave® è costituito da una camera di sonicazione con trasduttori ultrasonici esterni. In questo modo si risolvono i problemi tipici dei sistemi di disintegrazione a sonotrodo interno (di tipo ROD).
Infatti, poiché le biomasse con un contenuto di solidi tipico del 10% (e oltre) hanno una viscosità relativamente alta, è richiesto uno sforzo elevato per garantirne un accoppiamento efficace con gli ultrasuoni.
La struttura del reattore FLOW:Wave® impedisce blocchi e mantiene sempre un alto valore di efficienza di disgregazione.
La cella di disgregazione è dotata di sospensioni in ogni punto di fissaggio per annullare le dispersioni vibrazionali e massimizzare la resa degli ultrasuoni.
SISTEMA INNOVATIVO DUAL FREQUENCY : Il reattore FLOW:Wave® è disponibile anche in doppia frequenza 20/40KHz per garantire una disgregazione ancora più efficace con tipologie di composti diversi .
Gestione di processo PLC
Infine, un sistema di controllo tramite PLC consente un funzionamento robusto ed efficiente.
Infatti, l’impianto è dotato di sensori che controllano la temperatura, la pressione e il flusso volumetrico della biomassa, oltre che la gestione del reattore. I parametri di temperatura e pressione di mandata della pompa permettono di verificare il corretto funzionamento della stessa, oltre che l’efficienza di scorrimento della biomassa nel circuito di trattamento. La portata istantanea, misurata in uscita dai reattori a valle della pompa, permette di regolarne automaticamente la potenza e la frequenza di sonicazione, al fine di ottenere una fluidificazione ottimale.
Tutti i dati rilevati e l’intera gestione del processo sono interfacciabili all’impianto di produzione di Biogas secondo i protocolli Industria 4.0.
Vantaggi del sistema FLOW:WAVE
AUMENTO DI EFFICIENZA ENERGETICA DELL’IMPIANTO
Grazie alla tecnologia del sistema FLOW:Wave® , la struttura cellulare, le proprietà biologiche e le qualità energetiche della biomassa vengono ottimizzate, favorendo un aumento di efficienza dell’ impianto di biogas o in altre parole, a parità di resa, è necessaria una quantità inferiore di substrato.
RIDUZIONE DELLA FATICA
La disgregazione ad ultrasuoni favorisce la fluidificazione del substrato, contribuendo ad alleggerire il lavoro di pompe e agitatori, aumentandone la vita e riducendone in modo considerevole il valore di assorbimento elettrico.
RIPOTENZIAMENTO DELL’IMPIANTO
La tecnologia FLOW:Wave® , efficiente in termini di rapporto costo/beneficio, è particolarmente consigliata per il ripotenziamento degli impianti.
Il sistema è di tipo modulare, facilmente implementabile anche in più step.
MINORE IMPATTO SULL’ AMBIENTE
Il sistema di disgregazione FLOW:Wave® incrementa sensibilmente gli importanti vantaggiambientali che un impianto di biogas già offre:
- Drastica riduzione dell’odore e dei gas prodotti dalle deiezioni animali
- Trasformazione degli scarti in energia rinnovabile