Influenza del pretrattamento termico-meccanico sulla biodegradabilità delle biomasse: effetti sulla produzione di biogas e biometano durante il processo di digestione anaerobica

Abstract Stato dell’arte Nel contesto attuale, considerando l'urbanizzazione crescente e la domanda energetica in aumento, accanto alla riduzione delle risorse fossili, la gestione dei rifiuti organici è una sfida fondamentale. In questo scenario, la digestione anaerobica (AD) emerge come un processo biologico efficace, durante il quale i microrganismi, in assenza di ossigeno, degradano la materia organica generando biogas, una fonte di energia rinnovabile composta principalmente da metano e anidride carbonica. Il biogas può essere impiegato per la produzione di calore ed elettricità o trasformato in biometano per applicazioni avanzate. Il digestato, secondo prodotto principale del processo, ricco di nutrienti come N e P, rappresenta inoltre un ammendante organico ad alto valore agronomico. Obiettivo Questa tesi, condotta presso Entsorga Italia S.p.A. a Tortona (AL), si inserisce in un progetto di ricerca avviato due anni fa, finalizzato alla valutazione della produzione di biogas e biometano da due tipologie di ingestato derivanti dalla frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) e trattate in impianti di digestione anaerobica con differenti pretrattamenti meccanici della biomassa in ingresso (riduzione dimensionale fino a 24 mm e 40 mm). Inoltre, la biomassa è stata sottoposta a pastorizzazione, un trattamento termico volto all’inattivazione dei microrganismi patogeni e alla degradazione preliminare della frazione organica. L’analisi sperimentale ha previsto l’esecuzione di test di potenziale metanigeno specifico (BMP) su campioni di FORSU provenienti dai due impianti, con l’obiettivo di valutare l’effetto combinato dei pretrattamenti meccanici e termici sulla resa di biogas e biometano. L’impiego di un protocollo sperimentale standardizzato ha garantito la riproducibilità e l'affidabilità dei risultati. Piano sperimentale Le quattro biomasse, gli ingestati (IW_1 e IW_2) ed i digestati (B_1 e B_2), prelevate dai due impianti di digestione anaerobica sono state analizzate per diversi parametri. In loco sono stati misurati pH, rapporto FOS/TAC, solidi totali e volatili, mentre analisi più specifiche, tra cui azoto totale, carbonio organico, fibre e la ricerca di batteri patogeni come Salmonella ed Escherichia coli, sono state condotte in un laboratorio esterno accreditato. Risultati Lo studio ha valutato il BMP di due matrici organiche attraverso test sperimentali. Nel primo test (settembre-novembre 2024), l'ingestato IW_1 ha mostrato una produzione di biogas pari a 998,57 Nm³/t TVS e 267,16 Nm3/t TVQ, ed una produzione di biometano di 590,73 Nm3/t TVS e 166,24 Nm3/t TQ. Nel secondo test (gennaio-febbraio 2025), l'ingestato IW_2 ha raggiunto 1046,65 Nm³/t TVS e 309,36 Nm³/t TQ di biogas, e 689,74 Nm3/t TVS e 163,65 Nm³/t TQ di biometano. L’analisi dei campioni di controllo, costituiti da digestato e cellulosa microcristallina, ha permesso di convalidare i dati ottenuti ed il protocollo sperimentale adottato. Conclusioni I risultati evidenziano che la combinazione di pretrattamento meccanico e pastorizzazione migliora la degradabilità della biomassa, aumentando significativamente la resa di biogas e biometano. Sebbene l’incremento dell’efficienza implichi costi aggiuntivi, sarà necessario, in una prospettiva futura, valutare il bilancio costi-benefici, considerando il potenziale incremento della produzione energetica derivante dall’adozione di queste strategie nel processo di digestione anaerobica.