Analisi Tecnico-Economica di Impianti per la Produzione di Biogas e Biometano
Informazioni sul documento
| Autore | Massimo Dentice d’Accadia |
| Scuola | Facoltà di Ingegneria |
| Specialità | Ingegneria Industriale |
| Anno di pubblicazione | 2017-2018 |
| Luogo | Vastogirardi |
| Tipo di documento | tesi di dottorato |
| Lingua | Italian |
| Numero di pagine | 180 |
| Formato | |
| Dimensione | 6.48 MB |
- Biogas
- Biometano
- Produzione di Energia
Riassunto
I. Introduzione al Biogas
Il biogas rappresenta una miscela di gas generata dalla fermentazione anaerobica di materiali organici. Questa produzione avviene in assenza di ossigeno e coinvolge residui agricoli, rifiuti e scarti industriali. La composizione del biogas è variabile, ma generalmente include una predominanza di metano (CH4) e anidride carbonica (CO2). La comprensione della definizione di biogas è fondamentale per valutare il suo potenziale energetico. La sua applicazione come combustibile per la produzione di energia elettrica è particolarmente rilevante, poiché non richiede processi di purificazione complessi. La capacità di generare energia in loco rende il biogas una risorsa preziosa per le comunità locali e per l'industria energetica. La ricerca attuale si concentra sull'ottimizzazione della produzione di biogas attraverso l'analisi dei substrati e dei processi di digestione anaerobica, mirando a migliorare l'efficienza e la sostenibilità degli impianti.
1.1 Definizione di Biogas
Il biogas è definito come una miscela di gas prodotta dalla degradazione anaerobica di materiali organici. La sua composizione varia in base ai materiali utilizzati, ma è principalmente costituita da metano e anidride carbonica. La produzione di biogas è influenzata da diversi fattori, tra cui il tipo di substrato e le condizioni operative dell'impianto. La comprensione di questi aspetti è cruciale per massimizzare la resa energetica e ridurre l'impatto ambientale. La ricerca ha dimostrato che l'ottimizzazione dei processi di digestione può portare a un aumento significativo della produzione di biogas, rendendo questa tecnologia sempre più competitiva nel panorama energetico attuale.
II. Tipologie di Impianti
La progettazione degli impianti per la produzione di biogas e biometano è un aspetto cruciale per garantire l'efficienza e la sostenibilità del processo. Esistono diverse tipologie di impianti, ognuna con caratteristiche specifiche che influenzano la produzione e la qualità del biogas. Gli impianti possono essere classificati in base al tipo di digestione, come la digestione umida e quella secca. La scelta del tipo di impianto dipende da vari fattori, tra cui la disponibilità di substrati e le esigenze energetiche locali. La configurazione impiantistica deve essere progettata per ottimizzare il processo di digestione e garantire un adeguato stoccaggio delle biomasse e del digestato. L'analisi delle diverse configurazioni impiantistiche è fondamentale per identificare le soluzioni più adatte alle specifiche condizioni operative.
2.1 Configurazioni Impiantistiche
Le configurazioni impiantistiche per la digestione anaerobica possono variare notevolmente. Gli impianti a digestione umida, ad esempio, sono progettati per trattare materiali con un alto contenuto di umidità, mentre quelli a digestione secca sono più adatti per substrati solidi. La scelta della configurazione influisce sulla resa del biogas e sulla qualità del digestato. È essenziale considerare le caratteristiche del substrato e le condizioni ambientali per ottimizzare il processo. La progettazione di impianti efficienti richiede un'analisi approfondita delle tecnologie disponibili e delle pratiche operative, al fine di massimizzare la produzione di energia e ridurre i costi operativi.
III. Modelli di Digestione Anaerobica
L'analisi dei modelli di digestione anaerobica è fondamentale per comprendere i processi che governano la produzione di biogas. I modelli matematici, come l'ADM1, forniscono strumenti per simulare e ottimizzare il processo di digestione. Questi modelli considerano variabili chiave come il tempo di ritenzione idraulica e la composizione del substrato. L'implementazione di modelli semplificati consente di prevedere la resa di biogas e di identificare le condizioni ottimali per la digestione. L'uso di software di simulazione è diventato un approccio standard per analizzare e ottimizzare i processi di digestione anaerobica, contribuendo a migliorare l'efficienza degli impianti.
3.1 Metodo Parametrico
Il metodo parametrico per la modellazione della digestione anaerobica si basa sull'analisi di parametri chiave che influenzano la produzione di biogas. Questi parametri includono la temperatura, il pH e il rapporto C/N. L'ottimizzazione di questi fattori è essenziale per massimizzare la resa di biogas. L'analisi parametrica consente di identificare le condizioni operative più favorevoli e di prevedere l'impatto delle variazioni nei parametri sul processo di digestione. L'adozione di approcci parametrizzati ha dimostrato di migliorare significativamente l'efficienza degli impianti di digestione anaerobica, rendendo questa metodologia un elemento chiave nella progettazione e gestione degli impianti.
Riferimento del documento
- Analisi tecnico-economica di impianti per la produzione di biogas ed il relativo up-grading a biometano per cogenerazione e/o autotrazione (Massimo Dentice d’Accadia, Francesco Calise)
- Horizon 2020, Programma Quadro Europeo per la Ricerca e l’Innovazione
- DM del marzo 2018
- Modello ADM1
- Pressure Swing Adsorption (PSA)