Sistemi a ultrasuoni per biogas

Produzione di Biogas


Da sempre Agricoltura e allevamento hanno utilizzato i sottoprodotti agricoli integrandoli nel ciclo produttivo, prevalentemente sotto forma di concime.
Oggi, con un impianti di trattamento delle biomasse specializzati, l’azienda produce, dai medesimi sottoprodotti, anche il biogas: una fonte che abbatte i costi di approvvigionamento energetico necessario per l’azienda e genera una nuova fonte di reddito.
Per questo le stazioni per la produzione di Biogas sono una realtà sempre più interessante ed importante per la società moderna.
Le principali fasi produttive del Biogas sono:
Alimentazione: Giornalmente vengono inseriti nel digestore (fermentatore) i sottoprodotti e le biomasse provenienti da deiezioni animali o scarti di coltivazioni e industria alimentare. Un sistema di disgregazione a ultrasuoni permette, a questo stadio, un aumento di resa produttiva finale.
Produzione di Biogas: All’interno del digestore i batteri lavorano alla produzione del biogas a una temperatura di 38-42. Successivamente la biomassa viene trasferita alla vasca di stoccaggio per il completo sfruttamento e una migliore desolforazione.
Produzione di energia elettrica e termica: Il biogas prodotto viene convogliato al cogeneratore che produce energia elettrica ed energia termica.
Digestato: La biomassa finale residua ha un altissimo valore agronomico, con caratteristiche migliorative rispetto alla biomassa di partenza e viene utilizzato come concime.

Aumento di efficienza mediante disgregazione a ultrasuoni

In questa ottica, Everywave e Unitech hanno progettato e prodotto uno speciale reattore a ultrasuoni che, integrato con sistemi specializzati di triturazione, pompaggio e controllo di processo, rappresenta una tecnologia robusta ed efficiente per il controllo e l’aumento di resa produttiva di biogas. L’elemento più innovativo del sistema di trattamento è rappresentato dal reattore tubolare Everywave UDS (Ultrasound Disintegration System), che permette la massima disgregazione di biomasse in flusso continuo, assieme ad una struttura robusta esente da manutenzione, per un funzionamento h24 senza complicazioni.

Principio di Funzionamento del reattore


I reattori ad ultrasuoni dell'impianto vengono caricati tramite una pompa monovite (o altra tipologia), che aspira direttamente dalla vasca di accumulo di biomasse o da una "pre-vasca" di scambio.
La biomassa viene investita dal campo ultrasonico presente all’interno del reattore tubolare UDS con una potenza regolata in funzione della portata (in genere tra 1 e 4 ton/h), in modo tale che l'apporto di energia ideale richiesto per il trattamento sia raggiunto.
È consigliato l’utilizzo di un trituratore in ingresso alla pompa per biomasse con percentuale solida attorno al 10% o superiore e nel caso che possano essere presenti corpi estranei o parti solide di dimensioni e robustezza importanti.
La disgregazione ed anche la possibile rottura cellulare avviene per effetto degli elevati livelli di cavitazione indotti dagli ultrasuoni nel substrato.

Controllo di processo


Il sistema di reattori a ultrasuoni viene controllato mediante PLC per garantire un funzionamento robusto ed efficiente. Infatti l’impianto è dotato di sensori che controllano la temperatura, la pressione e il flusso volumetrico, oltre che i parametri operativi del reattore.
Brevemente, 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 regolare la potenza di sonicazione ottimale per la disgregazione e fluidificazione del substrato.

Vantaggi del sistema UDS


Il reattore ad ultrasuoni UDS è costituito da una camera di sonicazione con trasduttori ultrasonici installati all’esterno. In questo modo si risolvono i problemi tipici dei sistemi di disintegrazione a ultrasuoni con sonotrodo interno (‘Rod type’). 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 garantire un accoppiamento efficace degli ultrasuoni al mezzo. Per ottenere la massima efficienza di sonicazione con un sistema a sonotrodo interno sarebbe dunque necessario costruire un reattore con sezione trasversale delle tubazioni sufficientemente piccola, aumentando il rischio di blocco e stress causato da componenti fibrosi tipicamente presenti nel substrato. I risultati sarebbero così un maggiore stress ed una minore efficienza energetica del sistema a ultrasuoni.
Il reattore UDS sviluppato da Everywave appositamente per il trattamento delle biomasse risolve questo problema. La struttura del reattore, privo di sonotrodi all’interno, impedisce blocchi e mantiene sempre alta efficienza di disgregazione. Inoltre la vita operativa del reattore UDS è molto maggiore rispetto ai classici sonotrodi a Rod immersi nella biomassa.

Aumento di resa di Biogas


I valori di aumento di resa produttiva di Biogas ottenuti mediante sistemi di disgregazione a ultrasuoni possono variare tra il 10 e il 30%, garantendo in generale il beneficio economico a lungo termine ottenibile col sistema descritto.

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