Produzione di bio-hythane attraverso processo di digestione anaerobica a due stadi di biomasse primarie (energy crops) e secondarie (rifiuti) (2007)

Data inizio
1 gennaio 2007
Durata (mesi) 
24
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Cecchi Franco
URL
200744HMBN_001
Parole chiave
ENERGIE RINNOVABILI;DIGESTIONE ANAEROBICA;SEQUESTRO DI CO2;RIMOZIONE BIOLOGICA DELL'AZOTO;RIMOZIONE CHIMICO-FISICA DELL'AZOTO

Nel recente congresso The Future of Science – The Energy Challenge, tenutosi a Venezia, 19-22 settembre 2007, è emerso che la ricetta per la sostenibilità energetica nel prossimo futuro si baserà su un cocktail costituito dall’uso di fonti fossili con sequestro di CO2, dal risparmio energetico e dalla produzione energetica da fonti rinnovabili.
In questo terzo aspetto si inserisce il presente progetto di ricerca, che prevede la produzione di biogas ricco in idrogeno (bio-hythane) da processi di digestione anaerobica a due fasi di matrici organiche primarie (energy crops) e di rifiuto (fanghi, reflui zootecnici, residui dell’industria agro-alimentare…) contestualmente al controllo delle emissioni nell’ambiente di CO2, attraverso il trattamento biologico del biogas e/o dei fumi di combustione, e dei nutrienti (azoto e fosforo), per mezzo di sistemi di trattamento di tipo chimico-fisico e biotecnologico da attuarsi sui surnatanti anaerobici o sui flussi in ingresso al digestore consentendo anche un loro parziale recupero e riutilizzo quali fertilizzanti. Altro aspetto fondamentale della ricerca riguarderà inoltre la caratterizzazione delle matrici organiche da alimentare al digestore anaerobico al fine di individuare le miscele ottimali per la massimizzazione delle rese di processo.
Tutto ciò avverrà attraverso l’interazione tra le attività di 5 Unità di Ricerca (Università di Ancona, Genova, Trieste, Venezia e Verona) secondo lo schema logico illustrato in figura 1.

Nello specifico, le attività condotte dalle singole Unità di Ricerca sono le seguenti:

- Unità Locale dell’Università di Trieste (Prof Colussi)
Lo scopo principale del progetto di ricerca è la caratterizzazione chimico-fisica e la valutazione della produzione di biogas (metano) di biomasse primarie e residuali mediante digestione e co-digestione anaerobica in fase unica o a fasi separate in reattori batch. Ciò al fine di definire le miscele di substrati più idonee per l’alimentazione del reattore anaerobico a due fasi a scala pilota gestitoo dall’università di Verona.

- Unità Locale dell’Università di Verona (Prof Cecchi)
Verrà condotta una sperimentazione a scala pilota per la produzione di biogas arricchito in idrogeno attraverso un processo di digestione anaerobica a due stadi. Il prodotto finale è il bio-hythane, una miscela di gas in cui il metano, il biossido di carbonio e l’idrogeno sono presenti, in proporzioni variabili, in rapporto: 50-60%, 35-45%, 5-10%. Lo studio si propone di ottimizzare il processo di digestione anaerobica a due stadi, con particolare riferimento al primo stadio.

- Unità Locale dell’Università di Genova (Prof Converti)
Compito dell’Unità di Genova è la messa a mettere a punto di un sistema innovativo per la depurazione del biogas proveniente dalla digestione anaerobica di matrici organiche complesse o dalla sua combustione, impiegando microalghe fotosintetiche in foto-bio-reattore così da sequestrare la CO2 presente nel biogas ed innalzarne il potere calorifico e mitigare gli impatti sull’ambiente

- Unità Locale dell’Università Ca’ Foscari di Venezia (Prof Pavan)
L’unità di ricerca si occuperà della messa a punto di un processo biologico per la rimozione dell’azoto dai susrnatanti anaerobici attraverso due differenti strategie:
a) rimozione attraverso un processo di nitrosazione/denitrosazione in reattore discontinuo sequenziale (SBR) con aggiunta di sostanza organica (come COD) esterno a supporto del processo dissimilativo;
b) rimozione per mezzo di ossidazione anaerobica in processo AnAmmOX (anaerobic ammonium oxidation) in letto a fanghi granulari: qui, dopo una preventiva fase di nitrosazione, si ha reazione tra nitriti ed ammonio con conseguente formazione di azoto libero.
Particolare attenzione sarà posta alla messa a punto di un sistema di controllo automatico del processo che, basandosi sull’acquisizione on-line di segnali quali redox, pH e ossigeno discioltosia in grado di controllare la lunghezza delle fasi aerobiche-anossiche-anaerobiche dei vari processi.

- Unità Locale dell’Università Politecnica delle Marche (Prof Battistoni)
Verrà studiato il trattamento chimico fisico dei reflui zootecnici tal quali o del surnatante anerobico derivante dalla separazione solido-liquido del digestato anaerobico al fine di rimuovere e recuperare l’azoto e parzialmente il fosforo. A questo scopo verrano testati vari processi quali la precipitazione chimica ed eventualmente l’evaporazione.

Obiettivo finale del progetto di ricerca è quindi quello di individuare una filiera di processi in grado di dare risposta alle problematiche ancora aperte nel campo della produzione di energia rinnovabile attraverso i processi di digestione anaerobica, con particolare riferimento al controllo delle emissioni nell’ambiente dei nutrienti presenti nei surnatanti anaerobici e della CO2 presente nel biogas, prima o dopo combustione.

Figura 1 – Schema logico del progetto di ricerca

Enti finanziatori:

Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca
Finanziamento: assegnato e gestito dal dipartimento
Programma: COFIN - Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale

Partecipanti al progetto

Attività

Strutture