La gestione efficiente di un impianto biogas richiede il controllo delle biomasse utilizzate per alimentare il digestore, del processo di fermentazione e del digestato prodotto. Analizzare le matrici in ingresso e monitorare i principali parametri del processo permette di utilizzare al meglio le risorse disponibili, mantenere condizioni ottimali nel digestore e contribuire a massimizzare la produzione di biogas e metano.
Il Progetto Biogas Pioneer® mette a disposizione delle aziende agricole e dei gestori di impianti che producono energia rinnovabile da biomassa una serie di servizi analitici e strumenti sviluppati per supportare la gestione dell'impianto.
Progetto Biogas Pioneer®
Il Progetto Biogas è stato ideato nel 2009, all'inizio del periodo di espansione del mercato delle bioenergie. L'iniziativa è stata concepita per supportare, senza costi aggiuntivi, tutte le aziende italiane che producono energia rinnovabile da biomassa ed è oggi parte integrante del Pioneer AGROLAB, il laboratorio dedicato a fornire consulenza agronomica, gestionale e analitica gratuita ai partner di Pioneer.
Allora come oggi, lo scopo del Progetto Biogas è quello di contribuire a massimizzare le rese in metano, proponendo una strategia virtuosa, a ciclo chiuso e a impatto zero, che renda ancora più eco-compatibile l'attività produttiva.
Il progetto si basa su un sistema gestionale finalizzato a ridurre l'utilizzo di materiali di sintesi e a sfruttare appieno le risorse rinnovabili disponibili. Integra infatti due servizi analitici consolidati che Pioneer offre alle aziende agricole italiane:
- Monitoraggio dei Terreni, per conoscere le caratteristiche e la fertilità del suolo;
- Monitoraggio Foraggi, per caratterizzare le biomasse utilizzate nell'alimentazione dell'impianto.
A questi servizi si aggiungono nuovi strumenti analitici appositamente sviluppati per supportare i gestori degli impianti biogas e per monitorare aspetti che normalmente esulano dall'attività produttiva di un'azienda agricola.
- Analisi degli insilati
- Analisi del digestato e dei reflui
- Analisi dei sottoprodotti in ingresso
- Monitoraggio dei parametri del digestore
Analisi degli insilati
Così come avviene per le aziende zootecniche, caratterizzare chimicamente l'insilato permette ai gestori dell'impianto di conoscere con maggiore precisione la biomassa utilizzata e di impiegarla nel modo più efficace.
La caratterizzazione dell'insilato consente di elaborare una razione in grado di fornire alla flora microbica del digestore i nutrienti necessari per raggiungere il miglior risultato produttivo.
Analisi nutrizionale e potenziale metanigeno
Alle determinazioni nutrizionali già previste per le aziende zootecniche nell'ambito del servizio di Monitoraggio Foraggi, per gli impianti biogas si aggiunge la valutazione del potenziale metanigeno.
Attraverso calibrazioni NIR elaborate internamente, oltre alla stima del potenziale energetico del foraggio, è possibile fornire all'impianto una stima dinamica della conversione della sostanza organica in biogas e metano nell'arco di un periodo di 30 giorni.
Questa analisi permette quindi di ottenere un'informazione importante per la gestione del digestore e per il controllo della fermentazione.
Conoscere il potenziale della biomassa consente infatti agli impianti di mantenere una fermentazione più stabile e uniforme nei digestori che compongono l'impianto.
In questo modo è possibile ridurre le fluttuazioni della produzione, evitando sia i cali di resa sia gli eccessi di produzione che, non potendo essere utilizzati, sarebbero bruciati in torcia.
Analisi del digestato e dei reflui
Il digestato, pur essendo il sottoprodotto finale del processo di fermentazione, mantiene un elevato contenuto di sostanza organica e un importante valore fertilizzante. Per questo deve essere gestito e utilizzato correttamente.
Nell'ambito del Progetto Biogas, il digestato viene analizzato per determinare la quantità di azoto utilizzabile per la coltivazione delle colture da biomassa della stagione successiva.
Analisi del digestato
Per le aziende, disporre di questi dati permette di rispettare in maniera più precisa i limiti di spandimento stabiliti dalla Direttiva Nitrati (Direttiva Comunitaria 91/676/CEE).
La distribuzione del digestato può essere quindi calibrata non soltanto sulla base dei dati medi riportati nelle tabelle, ma sulla sua effettiva composizione. Questo permette di utilizzare in modo più preciso il valore fertilizzante del digestato, a vantaggio sia dell'azienda sia del territorio.
Controllo dei microelementi e rischio di salinizzazione
Le analisi effettuate nell'ambito del Progetto Terreno tengono conto anche del contenuto di microelementi. Queste informazioni permettono di valutare il rischio di salinizzazione del suolo e di preservare gli equilibri chimici e microbiologici del terreno.
Il collegamento tra analisi del digestato e analisi del terreno consente quindi di valutare non soltanto il valore fertilizzante del refluo, ma anche le conseguenze del suo utilizzo sulla fertilità e sull'equilibrio del suolo.
Analisi dei sottoprodotti in ingresso
Nell'ambito delle attività sviluppate per supportare i produttori di biogas, il servizio non si limita alle biomasse prodotte direttamente in azienda, come le colture dedicate. È possibile valutare anche altre matrici di recupero utilizzabili per alimentare il digestore, tra cui gli scarti agroindustriali, come ad esempio:
- bucce di frutta e verdura;
- melasso;
- altri sottoprodotti disponibili sul territorio.
La caratterizzazione di queste matrici permette agli impianti di gestire in modo più consapevole i diversi materiali utilizzabili per l'alimentazione del digestore.
Gli insilati prodotti in azienda possono essere utilizzati come base della razione, integrando eventuali carenze chimico-nutrizionali con gli altri substrati disponibili. In questo modo è possibile valutare con maggiore precisione le caratteristiche delle diverse biomasse e organizzare l'alimentazione del digestore in funzione delle loro caratteristiche.
Monitoraggio dei parametri del digestore
Per preservare le condizioni più idonee al processo di fermentazione è necessario monitorare alcuni parametri chiave del processo biologico all'interno del digestore. Il controllo di questi parametri permette di intervenire per mantenere o ristabilire condizioni adeguate alla produzione di biogas.
Le analisi effettuate sulla massa in digestione prendono in esame i principali parametri che influenzano la fermentazione e il corretto funzionamento dell'impianto.
pH del digestante
Il pH del digestante è un indicatore dell'andamento della fermentazione e permette di valutare le condizioni del processo biologico all'interno del digestore.
FOS/TAC
Il rapporto FOS/TAC riflette l'evoluzione della decomposizione della massa e rappresenta un parametro utile per monitorare l'equilibrio del processo fermentativo. Il suo monitoraggio permette di individuare eventuali variazioni nelle condizioni del digestore e di intervenire per mantenere il processo nelle condizioni più idonee.
Contenuto di ammoniaca
Il contenuto di ammoniaca è un altro parametro importante per il corretto funzionamento del digestore. Un accumulo di ammoniaca può infatti risultare tossico per i batteri metanigeni, compromettendo l'efficienza del processo biologico e la produzione di biogas.
Analisi degli acidi grassi volatili nel digestore
Attraverso analisi più approfondite del digestante è possibile determinare il profilo completo degli acidi grassi volatili che si sviluppano durante il processo fermentativo. Per chi gestisce un impianto biogas, questa informazione rappresenta un'importante fotografia dell'andamento della decomposizione della sostanza organica.
L'analisi del profilo degli acidi grassi volatili permette di individuare precocemente eventuali anomalie nel processo di fermentazione e di intervenire tempestivamente per ristabilire le condizioni ottimali di funzionamento del digestore.
Analisi del contenuto minerale del digestante
Un parametro di grande importanza per il corretto funzionamento dell'impianto è il profilo dei micronutrienti presenti nel digestante.
Alcuni minerali, come cobalto, molibdeno, selenio e nichel, svolgono la funzione di cofattori dei principali enzimi coinvolti nella produzione di biogas. Questi elementi risultano pertanto indispensabili per la corretta trasformazione della sostanza organica all'interno del digestore.
Un servizio completo per la gestione dell'impianto biogas
Il Progetto Biogas Pioneer® integra analisi delle biomasse, controllo dei reflui e del digestato e monitoraggio dei principali parametri del processo di digestione.
Dalla caratterizzazione degli insilati alla valutazione del potenziale metanigeno, dall'analisi dei sottoprodotti in ingresso alla determinazione dell'azoto e dei microelementi nel digestato, fino al monitoraggio di pH, FOS/TAC, ammoniaca, acidi grassi volatili e profilo minerale, il programma mette a disposizione informazioni utili per supportare la gestione dell'impianto.
L'obiettivo è contribuire a una gestione più consapevole delle biomasse e delle risorse disponibili, mantenere stabile il processo di fermentazione, individuare tempestivamente eventuali anomalie e contribuire a massimizzare la produzione di biogas e metano, valorizzando allo stesso tempo il digestato come risorsa fertilizzante.