Miglioramento nell’efficienza produttiva nella dieta giornaliera di paglia e letame suino al 15%

FARM RENEWABLES – BROADLEY ENERGY

Broadley Energy, di proprietà di Farm Renewables, ha installato un BioBANG in ricircolo sui due digestori primari per ridurre la viscosità del digestante e generare più biogas.

Broadley Energy
Fig.1: BioBANG installato sull’impianto biogas di Broadley Energy, costruito da BioConstruct.

DESCRIZIONE

Farm Renewables è una società britannica che lavora nel settore delle energie rinnovabili e con il loro partner tecnico, BioConstruct GmbH, ha fin’ora costruito due impianti di digestione anaerobica nell’Inghilterra meridionale.

Uno degli impianti che Farm Renewables possiede e gestisce è “Broadley Energy” e lo stabilimento si trova vicino a Chichester, sulla costa meridionale dell’Inghilterra.

L’impianto biogas è stato progettato per generare 1800 kW/h di capacità elettrica. L’impianto è costituito da 2 digestori primary che operano su 2 linee in parallelo che produce 900 kW/h ciascuna.

La dieta giornaliera originale era la seguente:

BiomassaSostanza seccaQuantità T/g
Insilato di mais33%30
Paglia (t.q.)75%15
Letame suino con paglia17%70
Tab. 1 – Dieta giornaliera dell’impianto di Broadley Energy prima dell’installazione di BioBANG.

L’impianto di Broadley Energy inizialmente era stato progettato per prelevare tutto il letame dall’allevamento di suini vicino all’impianto AD dove ogni anno vengono ingrassati 50.000 suini. L’allevamento di suini produce ogni anno oltre 20.000 tonnellate di letame con un’alta concentrazione di paglia.

Data l’elevata concentrazione di paglia nel letame, Farm Renewables ha iniziato a cercare una soluzione di pretrattamento per aumentare la sua digeribilità e far sì che producesse più gas, senza aumentare i tempi di ritenzione dell’impianto. Senza pretrattamento, la paglia nel letame stava causando problemi riguardanti la viscosità del substrato, la potenziale formazione di crosta superficiale ed un aumento nell’ uso e nella potenza dei miscelatori nei digestori e quindi più elettricità utilizzata in autoconsumo all’impianto.

Broadley Energy usa la steam explosion come tecnologia di pretrattamento per la paglia. Questo pretrattamento usa vapore ad alte temperature per far “esplodere” tutta la paglia prima che venga inserita nei digestori.

La Steam Explosion ha aiutato Brodley Energy ad aumentare la quantità di paglia caricata nei fermentatori ogni giorno. Infatti, dopo questo tipo di trattamento, il prodotto viene caricato nei digestori con un massimo del 32% di sostanza secca e viene successivamente diluito con digestato ricircolato e acqua per ridurre la % di sostanza secca.

Tuttavia, l’impianto ha iniziato ad avere problematiche operative. La paglia usata nell’impianto di Broadley Energy ha un elevato contenuto di sassi e pietre che periodicamente tendono ad ostruire le tubazioni dei digestori. Per risolvere il problema Broadley Energy ha ora montato una cinghia “hedgehog belt” (simile a quelle montate sulle macchine raccogli-carote) per assicurare che le pietre siano rimosse a monte del processo di steam explosion.

Dati i problemi che Broadley Energy stava riscontrando con il volume totale della paglia nel letame suino nella sua razione di alimentazione giornaliera, l’azienda aveva bisogno di una soluzione per aiutare a disgregare la fibra contenuta nella paglia. La scelta è ricaduta nella tecnologia innovativa a cavitazione idrodinamica BioBANG.

BioBANG è stato installato nell’impianto biogas di Broadley Energy a giugno 2018 per lavorare in ricircolo alternativamente sui 2 digestori primari. Al momento BioBANG sta lavorando con un Flow Rate di 2,5 m3/h e con un Energy Rate di 7 kW/m³.

Dati BioBANG
Data di avviamentogiugno 2018
Metodo di installazionein ricircolo su entrambi i digestori primari
Flow rate2,5 m³/h
Energy rate10 kW/m³/h
Tab. 2 – BioBANG- dati tecnici e metodo di installazione sull’impianto biogas di Broadley Energy.

RISULTATI OTTENUTI DOPO 6 MESI

Dopo 6 mesi dall’installazione di BioBANG, Farm Renewables e bioConstruct hanno registrato I seguenti risultati:

  1. Maggior efficienza dell’impianto nel digerire la paglia e gli insilati:
    Farm Renewables ha notato che il pretrattamento con la cavitazione attuato da BioBANG, porta ad un aumento significativo nella digeribilità della paglia. BioBANG in ricircolo funziona come un pretrattamento di processo. La paglia viene presa solo dopo essere stata caricata nei digestori e BioBANG, pescando il prodotto 1,5 metri sotto al livello della superficie del digestore, tratta quindi solo quella parte composta da fibra, cellulosa, lignina (etc…) che non riesce ad essere degradata dai batteri senza pretrattamento, ma che, una volta trattata con la cavitazione viene ricircolata nella parte bassa del digestore pronta per entrare nei processi di metanazione.

  2. Miglioramento nella viscosità del prodotto dei digestori:
    Già dopo 6 mesi, BioBANG ha migliorato la viscosità del substrato all’interno dei digestori fino al 40%. Ciò ha consentito a Broadley Energy di ridurre la quantità di materia prima man mano che veniva prodotto più gas. Inoltre, grazie al funzionamento di BioBANG, il rischio di separazione liquido/solido nei digestori è ridotto e il carico di lavoro dei miscelatori quando BioBANG è in funzione, il rischio di crosta ed il carico di lavoro dei miscelatori è diminuito.

  3. Ottimizzazione della dieta giornaliera:
    Grazie alla riduzione della viscosità e all’aumento della digeribilità delle fibre, Farm Renewables ha ridotto le quantità giornaliere di insilato di mais e segale e ha aggiunto più tonnellate di liquame di maiale con paglia e paglia tal quale.

BiomassaSostanza seccaQuantità t/g
Insilato di mais33%25
Paglia (t.q.)75%15
Letame suino con paglia20%50
Tab. 3 – Dieta giornaliera dopo l’installazione di bioBANG.
Dieta Pre-BioBANG Dieta Post-BioBANG
BiomassaQuantità (t/g)BiomassaQuantità (t/g)
Insiliato di mais30Insiliato di mais25
Paglia (t.q.)15Paglia (t.q.)15
Letame suino con paglia70Letame suino con paglia50
Tab. 4 – Confronto tra dieta giornaliera prima e dopo l’installazione di BioBANG.
Grafico 1 – Differenza tra quantità di colture prima e dopo l’installazione di BioBANG.

Farm Renewables ha ridotto le quantità giornaliere di insilato di mais a 25 tonnellate al giorno e ha ridotto il letame di maiale da 70 tonnellate a 50 tonnellate al giorno. La paglia sottoposta all’esplosione di vapore rimane la stessa. In questo modo Farm Renewables risparmia 5 tonnellate al giorno di insilato di mais e 20 tonnellate al giorno di letame di suino, ottenendo un risparmio economico dal costo dell’alimentazione giornaliera. Il consumo di energia di BioBANG è stato in buona parte compensato dal risparmio delle materie prime e dalla riduzione dei consumi della miscelazione.

Il più grande vantaggio che Farm Renewables ha ottenuto dall funzionamento di BioBANG sull’impianto di Broadley Energy è dato dall’aumento della digeribilità delle fibre contenute nella paglia (t.q.) e nella paglia presente nel letame suino.

BioBANG rompe i legami della fibra, rendendola più accessibile ai batteri. Questo effetto porta ad un aumento della digeribilità della paglia. In questo modo, l’impianto di Broadley Energy Farm riesce ad ottenere una maggiore resa specifica in gas dalla paglia fino ad un massimo del 15%, nei tempi di ritenzione di 60 giorni dell’impianto biogas.

Questo effetto è stato riscontrato dai tecnici del gruppo Farm Renewables e dell’azienda BioConstruct che hanno monitorato la resa dell’impianto per i primi 6 mesi di funzionamento di BioBANG sull’impianto di Broadley Energy:

Produzione senza BioBANG Production con BioBANG
Produzione giornaliera (kWh/day)13740Produzione giornaliera (kWh/day)15800
Produzione annuale (kWh/year)5015100Produzione annuale (kWh/year)5767365
Tab. 5 – Produzione di energia elettrica dell’impianto senza e con BioBANG
Grafico 2 – confronto tra la produzione giornaliera prima e dopo l’installazione di BioBANG.
Grafico 3 – confronto tra la produzione annuale prima e dopo l’installazione di BioBANG.

I tecnici hanno notato che la produzione giornaliera di biogas ed i kW/h che l’impianto ottiene dall’alimentazione ottimizzata con paglia e letame di suino con paglia, produce il 15% di resa in più con l’azione di cavitazione di BioBANG.

Profitto con BioBANG Aumento di efficienza con BioBANG
Produzione giornaliera (kWh/day)206015%
Produzione annuale (kWh/year)Aumento di efficienza BioBANG
Tab. 6 – Resa produttiva e aumento di efficienza ottenuta dall’impianto di broadley Energy con BioBANG

ESPERIENZA DIRETTA DEL CLIENTE

Intervista con Mr. Malcom McAllister, proprietario e presidente del Gruppo Farm Renewables:

Quali sono i motivi che hanno spinto Farm Renewables ad installare BioBANG sull’impianto biogas di Broadley Energy?
La nostra azienda stava cercando di aumentare la produzione di gas, aumentando la digeribilità delle fibre contenute nella paglia e ridurre la viscosità nei digestori sull’impianto biogas di Broadley Energy Farm.

Che tipo di risultati e di benefici l’impianto ha ottenuto dopo l’avviamento di BioBANG?
Con BioBANG abbiamo raggiunto gli obiettivi che ci eravamo prefissati quando abbiamo deciso di adottare una tecnologia di trattamento che ci aiuti ad aumentare la produzione di gas dalla paglia. Il primo vantaggio che abbiamo notato dopo la messa in avvaimento di BioBANG è stata una grande riduzione della viscosità nei digestori. Tuttavia, il principale vantaggio lo abbiamo notato successivamente: la produzione di gas dalla paglia è aumentata fino al 15% con il pretrattamento di cavitazione fornito da BioBANG.

Quali sviluppi futuri prevede per l’impianto di Broadley Energy e quali saranno i prossimi obiettivi che Farm Renewables vorrà raggiungere?
I nostri obiettivi futuri sono ridurre ulteriormente le quantità di insilato di mais e sostituirlo con paglia esplosa a vapore, ma grazie a BioBANG possiamo gestire il processo digerito e i tempi di ritenzione del nostro impianto. In seguito alla nostra esperienza presso Broadley Energy, abbiamo deciso di installare una seconda unità BioBANG nel nostro nuovo impianto di biogas nel Kent, sulla costa orientale dell’Inghilterra, che sarà alimentato con insilato di mais, pollina di broiler, frutta di scarto e paglia (t.q.).

 

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