• digestione anaerobica
• dark fermentation
• bistadio
• biometano
• bioidrogeno

La digestione anaerobica è un processo con notevoli benefici in termini di trattamento dei rifiuti e dei fanghi di depurazione, sia perché costituisce una fonte di energia pulita, sia perché opera nel senso della valorizzazione del contenuto energetico di una matrice di scarto, al contrario dei biocombustibili derivanti dalla digestione di biomasse coltivate ad hoc. In questo studio sperimentale di tesi è stato confrontato un sistema di digestione anaerobica bifasica, costituita da due distinti reattori mesofili CSTR a scala pilota rispettivamente da tre e da dodici litri utili, con un processo di digestione anaerobica mesofila classica a fase unica, riprodotto nel singolo reattore CSTR con volume utile di dodici litri.
Il confronto tra i due processi è stato eseguito alimentando in maniera semicontinua il sistema sia con FORSU, (nella prima fase) sia con una miscela di FORSU e fanghi di depurazione (nella seconda fase sperimentale).
Il processo bifasico separa la prima fase della reazione di fermentazione (la cosiddetta dark fermentation), simile alla digestione anaerobica ma mancante della fase metanogenica, in modo da consentire la produzione di bioidrogeno e di un effluente liquido ricco di acidi grassi volatili. Nel successivo stadio metanogenico si ha invece la degradazione del substrato costituito dall’effluente della fase precedente, per la produzione di biometano.
La comparazione tra le due coppie di scenari è resa possibile dall’equivalenza del tenore di solidi del substrato in ingresso ai reattori (FORSU nella fase uno e FORSU + fanghi di depurazione nella fase due), dal carico organico volumetrico (OLR) impostato nei due reattori e dal tempo di residenza idraulica (HRT) del sistema.
Nella prima fase sperimentale, alimentata a solo FORSU, il processo bi-stadio ha evidenziato, rispetto al monostadio, miglioramenti del 5% sulla concentrazione di metano prodotto e rispettivamente del 38% e del 8% in termini di tasso di produzione e produzione specifica giornaliera di biogas. In termini di rimozione dei solidi della sostanza organica si è invece evidenziato un aumento pari al 7%.
Nella seconda fase sperimentale, in cui è riprodotto un processo di codigestione di FORSU e fanghi di depurazione, il sistema bi-stadio ha comportato invece miglioramenti del 13% sulla qualità del biogas e rispettivamente del 53% e del 20% per quanto riguarda il tasso di produzione e la produzione specifica.
Tale evoluzione del tradizionale processo mesofilo monostadio determina quindi sia un netto miglioramento in termini di rendimento di produzione di biogas, sia la possibilità di ottenere anche un biocombustibile, il bioidrogeno, dal primo reattore. L'idrogeno è infatti considerato il carburante del futuro grazie al suo alto contenuto energetico e all’assenza di impatti ambientali connessi al suo utilizzo.
Visto inoltre la continua tendenza al miglioramento quantitativo e qualitativo del rifiuto organico conferito agli impianti di trattamento, la codigestione di FORSU e fanghi di depurazione in impianti in progressiva evoluzione verso il moderno concetto di “bioraffineria” rappresenta uno dei più probabili sviluppi dei digestori anaerobici attualmente a servizio delle sole acque reflue. In questo modo si riesce quindi sia a risolvere in maniera ottimale la sempre maggiore richiesta di sistemi di trattamento dei rifiuti biodegradabili, sia ad aumentare il rendimento energetico degli attuali digestori.