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LE CENTRALI A BIOMASSA
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LE CENTRALI A BIOMASSA
Michela Beatrice, Musso Costanza, Perrone Sofia
Reazioni chimiche di enzimi, funghi e microorganismi delle biomasse
=
ENERGIA
-Digestione anaerobica:
Conversione Biochimica
sostanza organica (in condizioni anaerobiche)
biogas (metano,biossido di carbonio e componenti minori)
-Biogas raccolto, essiccato, compresso e
immagazzinato
-I sottoprodotti del processo sono
ottimi fertilizzanti
-Al termine del processo di
fermentazione sono ancora integri
i principali elementi nutritivi
Digestione Anaerobica
- a secco: sostanza secca superiore al 20%
- a umido: sostanza secca inferiore al 10%
3 fasi:
- idrolisi e acidogenesi
- acetogenesi
- metanogenesi
Primo impianto a
biogas bistadio
(approfondimento 1)
-Il primo europeo in Italia nei pressi di Modena
-consente di produrre il 20% in più di energia
rispetto ad una struttura normale
-bistadio = 2 fasi
-fase 1: formazione acidi grassi e produzione idrogeno
-fase 2: gli acidi grassi trasformati in una miscela
di metano e anidride carbonica
-consente di realizzare impianti a biogas più piccoli ed economici
Il processo di digestione può
avvenire a diverse temperature:
- 10-25° C (batteri psicrofili)
- 30-40° C (batteri metanigeni mesofili)
- 50-60° C (organismi termofili)
Il biogas derivante dal processo di digestione anaerobica può essere utilizzato attraverso:
• produzione diretta di acqua calda tramite caldaia;
• produzione combinata di calore ed energia elettrica (cogenerazione).
Cogenerazione
(approfondimento 2)
Funzionamento impianto termoelettrico alimentato a combustibile
Funzionamento impianto di cogenerazione
-Produzione combinata di energia elettrica e
calore in un unico impianto
-Impianti anche detti CHP (combined heat
and power)
-Risparmio energetico determinato dal minor
consumo di combustibile
-Impianti che sfruttano il calore disperso da un impianto di produzione di energia elettrica
Tipologie
di Impianti
- Digestori semplificati
- Reattori Miscelati
Digestori semplificati
-semplicità costruttiva e gestionale
-sistemi più semplici = sistemi a freddo con rendimenti variabili in base alla stagione
-sistemi con impianti di riscaldamento con rendimenti più elevati e più costanti durante l'anno (regime di mesofilia)
Coperture gasometriche
-Compito di trattenere e accumulare il biogas
-3 tipologie
- Copertura a cupola semplice
- Copertura a cupola a doppia o tripla membrana
- Copertura galleggiante (sistema di zavorra)
Reattori miscelati
- Reattori a digestore verticale ( tipologia più classica)
- Reattori a digestore orizzontale (scorrimento del liquame a flusso orizzontale)
Produzione di biocarburanti attraverso reazioni chimiche:
Conversione Chimica
- estrazione ed esterificazione per il biodiesel
- biologiche e fermentazione per il bioetanolo
Biodiesel
Estrazione da piante oleaginose con contenuto d'acqua superiore al 35%
Lavorazione oli in 3 fasi:
-estrazione
-raffinazione
- degommazione
- raffinazione fisica o chimica
- sbiancamento
- deodorazione
-transesterificazione
Bioetanolo
Alcol ottenuto mediante la
fermentazione di diversi
prodotti agricoli
Produzione di etanolo in 3 fasi:
• trattamento della biomassa
• conversione dello zucchero in etanolo e CO2,
• distillazione dell’etanolo
Durante le Guerre mondiali si cominciò a produrre bioetanolo utilizzando processi acidi per idrolizzare la cellulosa.
I vari problemi però hanno limitato la successiva diffusione di questo processo.
Più di recente si è rivelato conveniente l’impiego di processi idrolitici enzimatici
Impianto industriale
di Crescentino
(approfondimento 3)
Per produrre bioetanolo da residui agricoli o da piante non a uso alimentare
4 passaggi principali:
- trattamento di ‘smart cooking’ con vapore acqueo
- viscosità ridotta utilizzando una idrolisi enzimatica
- fermentazione alcolica a carico di microorganismi
- risultato distillato per la separazione dell’etanolo dalla lignina