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Biogas da materiali di scarto dell'industria alimentare

Tecnologie per valorizzare i materiali di scarto dell'industria alimentare: dalla depurazione al biogas

Sommario

Con le adeguate tecnologie, i materiali di scarto dell'industria alimentare, le acque reflue, gli scaduti e i resi possono essere valorizzati aumentando l'efficienza energetica, per esempio attraverso la produzione di biogas e il successivo upgrading a biometano.

Biometano. I vantaggi per l'industria alimentare

FoodIndustry . Potenziale del biometano
Potenziale produzione totale di biogas dalle acque reflue industriali in Europa
142 twh all'anno pari a 14 mtep a pari a oltre 15 mld sm3 di biometano

Biometano. I vantaggi per l'industria alimentare
Valorizzazione delle acque reflue e dei materiali di scarto dell'industria alimentare.
Da rifiuto a risorsa
Applicazioni
- Biometano immesso nella rete nazionale di gas naturale;
- Biometano come carburante green per le flotte di automezzi impiegate nel trasporto delle merci.

- Incremento efficienza energetica e diminuzione i costi operativi;
- Riduzione carbon footprint abbattendo le emissioni di co2;
- Miglioramento sostenibilità del processo produttivo;
- Sviluppo economie circolari;
- Promozione mobilità sostenibile (biocng + biolng);
- Ottenimento incentivi previsti dal dm del 2 marzo 2018;
- Potenziamento brand reputation.

MODELLO ZLD: sistema per la massimizzazione della produzione di biogas, recupero della acque di scarico e minimizzazione dei materiali di scarto a smaltimento prodotti all'interno di una industria alimentare.

I limiti della tecnologia convenzionale
- Elevata richiesta di ossigeno;
- Elevati consumi energetici;
- Ampie volumetrie necessarie per il trattamento;
- Eventuali necessità di fonti esterne di carbonio organico;
- Frequenti inefficienze nel rispetto dei limiti normativi.

La soluzione impiantistica si basa su un reattore SBR (sequencing Batch Reactor) in cui la prima fase di nitrificazione e la fase anaerobica avvengono nella stessa vasca, ad opera di biomassa granulare specifica.

I vantaggi:
- I batteri Anammox consentono una riduzione delle emissioni di anidride carbonica rispetto ai convenzionali processi di nitrificazione-denitrificazione. Grazie al metabolismo autotrofo, la riduzione di questo importante gas serra si stima intorno al 90%;
- Riduzione CAPEX & OPEX dal 40% al 60% ;
- Gestione ottimale di eventuali picchi;
- Ottimizzazione delle efficienze di rimozione.

Industria alimentare. Soluzioni per la valorizzazione dei materiali di scarto dell'industria alimentare

L'industria alimentare disperde in media il 2% del prodotto processato producendo di conseguenza materiali di scarto.

Soprattutto residui trasportati dalle acque reflue impiegate per la pulizia dei macchinari e dei locali. Fonte di inquinamento da composti organici e inorganici ad elevata e rapida biodegradabilità (es. carbonio, azoto, fosforo). Per la valorizzazione dei reflui + conformità alle normative ambientali tecnologie biologiche combinate con processi anaerobici rapidi (UASB) + deammonificazione prima dell'immissione nei corpi idrici,

Materiali di scarto che rimangono dalla fasi di produzione e resi. Bassa valorizzazione e generalmente fonte di costo. Per la valorizzazione di questi materiali di scarto tecnologie biologiche per la massimizzazione nella produzione di biometano.

Le caratteristiche principali dei reattori CSTR (a miscelazione continua) sono:
- Trattamento di tutte quelle matrici biodegradabili anaerobicamente;
- Tempi di ritenzione idraulica che vanno generalmente da 20 a 60 giorni;
- Condizioni fondamentalmente mesofile (temperatura che varia dai 25 ai 40 °C);
- Contenuto di solidi all'interno delle vasche intorno al 8-10%;
- Sistema di miscelazione meccanica necessaria per garantire la miscelazione;
- Progettazione del Sistema legata alla produzione specifica di biogas su tonnellata di prodotto: es. Amido 600 Nm3/t, farine ainmali o miste vegetali 450-500 Nm3/t...

Vantaggi:
- Sistema robusto e affidabile;
- Capacità di trattare un'ampia varietà di matrici differenti;
- Capacità di trattare sostanze ad elevato contenuto di solidi;
- In base alla tipologia di matrice, elevate produzioni di biogas;
- Buona tollearanza ad eventuali picchi di carico.

Limiti:
- Volumi necessari più ampi;
- Trattamento del digestato necessario.

Le caratteristiche principali dei reattori UASB/EGSB sono:
- Trattamento di tutti quei reflui in cui la componente organica discolta biodegradabile è alta;
- Tempi di ritenzione idraulica che vanno generalmente da 6 a 24 ore;
- Condizioni mesofile (temperatura che varia dai 25 ai 40 °C);
- Contenuto di solidi all'interno dei reattori basso: < 1000 mg/l;
- Assenza di olii e grassi (valori tollerabili < 50 mg/l);
- Sistema di miscelazione garantito dalla tipologia di reattore;
- (a letto fluido), nessuna parte in movimento all'interno.

Vantaggi:
- Alto carico organico volumetrico applicabile (VLR 10-25 kg COD/m3/g), trattamento dunque estremamente compatto e footprint limitato;
- Capacità di trattare reflui ad alto carico organico (COD: 2-70 g/l);
- Elevate efficienze di rimozione (sCOD 70-90%);
- Vantaggi sui sistemi a valle come ad esempio il trattamento aerobico a fanghi attivi;
- Limitata energia necessaria: non sono necessari miscelatori meccanici, ma solo sistemi di pompaggio per vincere la altezze caratteristiche di queste applicazioni (10-16 metri);
- Ottima producibilità di metano: ca. 350 litri/Kg COD rimosso.

Limiti:
- Trattamento della sola parte organica solubile;
- Nessuna o limitata rimozione dei solidi sospesi;
- Nessuna rimozione di nutrienti come azoto e fosforo;
- Pretrattamento necessario in caso di acque con alto contenuto di solidi e/o oli e grassi.

Conclusioni

L'impianto di AF Bioenergie, in provincia di Vicenza, è uno dei primi progetti di produzione di biometano in ambito agroindustriale nel nostro Paese e rappresenta un esempio virtuoso di economia circolare, fondamentale per raggiungere gli obiettivi della decarbonizzazione nel settore dei trasporti.

La tecnologia adottata è la digestione anaerobica a umido.

Il progetto porta molteplici benefici al territorio (sviluppo dell'occupazione e ritorno economico per le aziende locali), e all'ambiente, promuovendo l'economia circolare, la sostenibilità e la decarbonizzazione nel settore dei trasporti, riducendo l'inquinamento atmosferico e la produzione dei materiali di scarto.

Articoli tecnico scientifici o articoli contenenti case history
Fonte: mcTER Alimentare Web Edition aprile 2021 Strategie, innovazioni tecnologiche e opportunità: l’efficienza energetica nell’industria alimentare
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