Biogas vantaggi e svantaggi: le 5 domande da porti su questa energia rinnovabile

Il biogas si annovera fra le principali fonti di energia rinnovabile, la cui produzione è in continua crescita e determinante per un futuro che prevede l’eliminazione dei combustibili fossili entro il 2050, secondo gli obiettivi posti dall’ Accordo di Parigi. Scopriamo insieme come e dove si produce, quali sono i vantaggi del biogas e come l’innovazione e le nuove tecnologie, come BioBANG®, possano aiutare a ridurre gli svantaggi che presenta e ottimizzarne e migliorarne la produzione.

1) Come avviene la produzione di biogas?

Il biogas è un gas naturale composto da vari tipi di gas derivanti dalla fermentazione di biomasse di varia origine. Esso è costituito principalmente da metano e anidride carbonica, oltre a piccole quantità di altri gas.

La produzione di biogas può avvenire in due modi: tramite il processo di respirazione anaerobica, senza l’ausilio dell’ossigeno, oppure, naturalmente, attraverso la respirazione aerobica, da grandi quantità di biomasse di diverso tipo come: scarti biologici, reflui zootecnici, etc.

Negli impianti biogas si sfrutta il processo della fermentazione anaerobica: in mancanza di ossigeno, una sostanza organica è trasformata in biogas, gas costituito principalmente da metano e anidride carbonica.
Si tratta di un processo biochimico che sfrutta l’azione di diversi gruppi di microrganismi presenti in natura, che trasformano la sostanza organica prima in acido acetico, anidride carbonica e idrogeno e poi in metano.
Questo processo ha bisogno di un ambiente ottimale, con pH neutro e una temperatura intorno ai 35°C per un periodo che va dai 14 ai 16 giorni con l’utilizzo di batteri mesofili; 55°C per 14-16 giorni se vengono utilizzati i batteri termofili.

Le biomasse impiegate per la produzione di biogas possono essere di origine animale, vegetale o provenire da rifiuti. Si tratta maggiormente di biomasse di scarto agricole o di rifiuti organici, originati da più settori:

  • zootecnico (reflui degli allevamenti);
  • agroindustriale (sottoprodotti agricoli e animali);
  • produzione agricola (scarti e residui colturali);
  • la frazione organica dei rifiuti solidi organici o FORSU (materiale raccolto dalla raccolta differenziata dell’organico);
  • colture dedicate (insilati, di mais, triticale, sorgo, segale);

A seconda delle biomasse impiegate nel processo di produzione dell’energia variano anche i tipi di pretrattamenti, così come quelli successivi al processo di produzione di biogas.

L’utilizzo di biomasse di scarto è sicuramente uno dei principali vantaggi del biogas che permette di produrre energia di forma completamente naturale da materiali di scarto che altrimenti non verrebbero utilizzati da nessun’altra industria.

Vantaggi Biogas - BioBANG con scarti agricoli
Impianto biogas costruito nei pressi di campi agricoli per riutilizzarne gli scarti e produrre energia.

2) Come funziona un impianto biogas e quanto costa?

Gli impianti biogas lavorano utilizzando la digestione anaerobica per produrre biogas partendo dalle biomasse: nel digestore, in assenza di ossigeno, si attivano enzimi e batteri specializzati che fermentano la biomassa, determinando la produzione di biogas.
Il funzionamento di un impianto biogas, le sue tecnologie implicate e strutture, possono variare rispetto al tipo di biomasse utilizzate.

Le struttura di un impianto biogas è solitamente la seguente:

  • uno o più serbatoi dove la biomassa è miscelata e pretrattata per prepararla alla fase di fermentazione;
  • uno o più digestori anaerobici, dove avviene la fermentazione: qui i sottoprodotti digeriti precipitano verso il basso, mentre il biogas prodotto si dirige verso la parte superiore del digestore;
  • una vasca di stoccaggio delle biomasse digerite e dei materiali inutilizzati durante la digestione;
  • un gasometro, dove il biogas è stoccato e viene prelevato per essere usato come combustibile.

Prima di decidere se installare un impianto a biogas bisogna valutare se si è in possesso di una grande quantità di scarti vegetali o animali da utilizzare e se il terreno dove verrà costruito abbia una superficie di almeno tre ettari.

Il costo totale per l’installazione di un impianto a biogas è generalmente abbastanza elevato e varia in base alla produzione di gas che si vuole ottenere, ai volumi delle vasche (per materiali più difficili da fermentare servono volumi più grandi) e al tipo di tecnologie per il carico, il pretrattamento e la miscelazione delle biomasse che vengono usate.

Ad esempio, per costruire un impianto biogas da 1000 KW è necessaria una spesa di circa 5 mln di €; Invece, per un impianto di piccole dimensioni da 50 kW è necessario un investimento attorno ai 250k €.

In Europa egli ultimi anni sono stati stanziati molti incentivi e aiuti economici per sostenere la costruzione degli impianti e la vendita di biogas che da questi ne deriva.

3) Quali sono i vantaggi del biogas?

I vantaggi del biogas sono molteplici e significativi:

  • Valorizza e sfrutta biomasse di scarto e sottoprodotti per produrre energia, riducendo l’impatto ambientale derivante dal trattamento dei rifiuti e quello causato dalla distribuzione dei tradizionali combustibili fossili;
  • Concorre alla realizzazione della green economy prevista per il futuro, al raggiungimento di un modello di economia circolare e a un utilizzo di energia più sostenibile, attenta alla salvaguardia dell’ambiente;
  • Permette di diminuire le emissioni di anidride carbonica. La combustione del biogas non origina CO2 aggiuntiva rispetto a quella già utilizzata in precedenza dalle biomasse vegetali o animali di partenza, a differenza dei combustibili fossili che la producono ex novo;
  • Si riduce l’emissione di gas metano, che ha un impatto negativo sull’ambiente. Il metano è infatti uno dei principali gas serra e ha un grande impatto sull’aumento dell’effetto serra;
  • Permette una diversificazione energetica. L’uso del biogas riduce la dipendenza da fonti d’energia tradizionali e si annovera fra le scelte di energie pulite e sostenibili;
  • Oltre a generare energia elettrica, produce anche calore. Difatti il biogas può essere impiegato sia per generare energia elettrica sia per soddisfare la domanda di riscaldamento;
  • Può essere erogato di forma continua poiché l’energia da biomasse è regolabile a piacimento e può essere bloccata quando desiderato, al pari delle energie da fonti fossili;
  • Gli impianti biogas sono più semplici da realizzare e le tecnologie implementate poco sofisticate e di più agevole reperibilità. Vi è quindi una riduzione dei costi e un investimento minore nella loro costruzione rispetto ad altri impianti a energie rinnovabili;
  • Il biogas, una volta depurato dalle impurità ed eliminata la CO2, può essere trasformato in biometano. In seguito, viene trasportato e utilizzato attraverso le tradizionali infrastrutture, consentendo ai Paesi di ridurre le emissioni in alcuni settori difficili, come l’industria pesante e il trasporto merci.

4) E quali gli svantaggi?

Nulla è perfetto. Anche il biogas, nonostante gli innumerevoli vantaggi precedentemente elencati, presenta delle problematiche legate sia alla produzione che all’utilizzo:

  • Per alimentare una centrale da 1MW, sono necessari almeno 300 ettari, superficie minima adottabile. Bisogna quindi avere a disposizione grandi quantità di terreni;
  • I liquami utilizzati emanano cattivi odori: è necessario quindi che gli impianti si trovino sufficientemente lontani dai centri abitati per garantire uno stato di comfort ai cittadini;
  • Il trasporto: se l’impianto si trova distante saranno necessari mezzi di trasporto adeguati a trasportare le materie prime, così come i prodotti finali. Un elevato traffico comporta elevate emissioni di anidride carbonica;
  • L’utilizzo di biomasse di scarto e sottoprodotti per la produzione di gas non è semplice. La loro elevata concentrazione di fibra può limitare la digestione da parte dei batteri, che implica quindi problemi connessi alle miscelazioni e alla formazione di croste superficiali che portano a un aumento degli autoconsumi e a una riduzione della produzione dell’impianto.

L’utilizzo e la produzione di biogas rappresentano a oggi una soluzione valida, efficace e per la maggior parte sostenibile, ma è necessario apportare dei miglioramenti a livello tecnologico, cosicché possano risolversi anche i pochi svantaggi che da esso derivano.

5) Perché è importante usare tecnologie di pretrattamento delle biomasse efficaci?

Vantaggi Biogas - BioBANG alimentato a letame
BioBANG® installato in un impianto biogas nella bergamasca, alimentato a letame
Il pretrattamento è una delle chiavi di volta per usare al meglio gli scarti organici e valorizzare così la produzione di un impianto biogas. Tecnologie che permettono di disgregare completamente le biomasse, renderle più omogenee e ridurre il loro tempo di ritenzione, sono quindi necessarie per garantire un loro efficace caricamento e la loro completa digestione nell’impianto e aiutare a ridurre alcuni svantaggi del biogas in precedenza trattati.
BioBANG® controlla un fenomeno già presente in natura, la cavitazione, per disgregare, omogeneizzare e liquefare le biomasse che vengono caricate nell’impianto, per garantire una loro facile miscelazione nei digestori e la loro completa digestione nei tempi di ritenzione dell’impianto. BioBANG®, fa scaturire tutta l’energia prodotta dalla cavitazione direttamente nel fluido, senza intermediazione di parti meccaniche, disgregando tutta la massa. Grazie all’azione unica della cavitazione controllata, gli impianti biogas possono ottimizzare la loro efficienza gestionale, energetica e produttiva, valorizzando l’utilizzo di biomasse di scarto, senza avere problemi legati al loro caricamento, alle miscelazioni e alla loro scarsa digeribilità.

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Inoltre BioBANG®, lavorando in ricircolo sul digestore, concentra la sua azione di cavitazione solo sulla biomassa più difficile da digerire che, non venendo idrolizzata, flotta in superficie. BioBANG® preleva questo materiale non digerito, lo cavita e lo ricircola nella parte bassa del digestore, già solubilizzato e pronto per essere attaccato dai batteri e produrre gas. Con l’installazione in ricircolo, BioBANG® porta i vantaggi unici della cavitazione con la massima efficienza energetica, perché non tratta le biomasse che invece sono già digeribili per i batteri, senza bisogno di pretrattamento.

Guarda come funziona BioBANG® in questo video »

L’utilizzo della tecnologia innovativa BioBANG® permette dunque agli impianti biogas di essere più efficienti, produttivi e sostenibili poiché possono valorizzare biomasse di scarto, ottimizzando la produzione agricola e riducendo i consumi di trasporto. Grazie a BioBANG® è dunque possibile completare il ciclo produttivo degli scarti organici agricoli e industriali, in ottica di un’economia sempre più green, km zero e circolare.

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