Lavorazione altamente efficiente dei residui di fermentazione
Foto: Maabjerg Bioenergy, Jens Bach
Il più grande impianto al mondo per la produzione di biogas utilizza i decanter GEA
Valore economico: alto contenuto di fosfati e alto potenziale di produzione di metano dai solidi
La lavorazione dei residui di fermentazione, vale a dire la separazione della parte liquida, è essenziale per evitare il costoso trasporto di grandi volumi d'acqua su lunghe distanze. Per la lavorazione dei residui di fermentazione si utilizzano diversi processi: filtrazione con presse a vite, filtri a nastro, filtri a campana, presse a rulli o vagli, sedimentazione in vasche o idrocicloni, o centrifugazione mediante decanter. Tutti questi processi presentano specifici pro e contro.
I costi d'investimento relativamente maggiori del decanter sono più che compensati dal minore costo totale di proprietà. Altri criteri economici e procedurali dimostrano i vantaggi del decanter. In particolare, il grado di separazione dei fosfati e dell'azoto è significativamente maggiore con il decanter rispetto ad altre tecnologie. Tale vantaggio è stato dimostrato da prove comparative e ricerche indipendenti.
Inoltre, i solidi concentrati ad alto contenuto di fosforo sono prodotti ricercati nel mercato dei fertilizzanti. Un altro importante aspetto è l'alto potenziale di produzione di metano dai solidi separati, di particolare interesse quando i fanghi sono destinati all'incenerimento e alla produzione di energia.
Maabjerg Bioenergy utilizza cinque decanter
I vantaggi della separazione con decanter sono riconosciuti anche da Maabjerg Bioenergy, un impianto per la produzione di biogas di Holstebro, Danimarca, ristrutturato nel 2012. Maabjerg Bioenergy è attualmente il più grande impianto per la produzione di biogas al mondo. Nato dalla collaborazione tra agricoltori, autorità locali e centrali termiche, l'impianto è destinato da un lato alla lavorazione e raffinazione del letame agricolo e dall'altro alla produzione di calore ed energia per le città di Holstebro e Struer.
L'impianto è progettato per lavorare circa 500.000 tonnellate di biomassa all'anno, provenienti dall'agricoltura e dall'industria alimentare. Da questo materiale vengono generati circa 20 milioni di metri cubi di biogas, per un contenuto energetico di circa 110.000 MWh di elettricità e 100.000 kWh di acqua calda. La riduzione delle emissioni di anidride carbonica è di 21.600 tonnellate all'anno. La riduzione equivalente complessiva delle emissioni di CO2 a pieno regime sarà di 50.000 tonnellate all'anno, anche grazie alla riduzione delle emissioni di CO2 e metano dalle attività agricole. Per ridurre l'impatto ambientale e i costi di trasporto della biomassa all'impianto, Maabjerg sta progettando un sistema di condotte a configurazione radiale distribuito su un'area di 16 chilometri, che collegherà i principali fornitori di biomassa all'impianto.
Senza questo sistema di alimentazione, sarebbero necessari fino a 50 viaggi di camion al giorno. Per la disidratazione dei residui di fermentazione, Maabjerg ha installato tre decanter UCD 535 e due decanter UCF 466 di GEA. Grazie all'alto livello di separazione di fosfati e azoto mediante i decanter, la riduzione annua totale dell'eccedenza di nutrienti ammonta a 400 tonnellate di azoto e 450 tonnellate di fosfati. Tale efficienza di separazione si ottiene senza l'uso di polimeri. Grazie all'alto contenuto di metano dei fanghi separati, la combustione dei solidi in un inceneritore genera 22.000 MWh di energia all'anno. I fosfati e l'azoto rimangono nelle ceneri che possono essere riciclate.
Foto: Maabjerg Bioenergy, Jens Bach
Geometria essenziale
La corretta geometria del tamburo e della coclea è un requisito essenziale nella progettazione del decanter. Qui GEA mette in campo tutta la sua esperienza. Dopo la separazione, il residuo di fermentazione di una sostanza secca viene privato della parte liquida in percentuale variabile dal 5-10% al 30% circa. Il contenuto di fosfati, ad esempio, viene concentrato da circa 1,5 chilogrammi a tonnellata nel residuo di fermentazione liquido fino a 5–7 chilogrammi a tonnellata nei solidi separati, mentre il contenuto di azoto passa da 4-6 chilogrammi a tonnellata nel residuo di fermentazione liquido a 8-10 chilogrammi a tonnellata nei solidi. Il trasporto, che può coprire distanze fino a 500 chilometri in alcune regioni, risulta notevolmente semplificato, si trasporta meno acqua e si utilizzano prevalentemente autocarri invece di autobotti. Il processo riduce pertanto i costi di trasporto oltre ad aumentare la resa grazie alla maggiore concentrazione di fosfati e azoto e al maggiore potenziale di produzione di metano.
Novità: separazione a due stadi
Per la prima volta GEA offre la separazione a due stadi. Nel secondo stadio di separazione, è possibile separare fino al 95% del contenuto di fosfati nella frazione solida con l'aggiunta di una piccola frazione chimica per legare anche le particelle più minute di fosfati idrosolubili. Senza l'uso di additivi chimici la percentuale di separazione è del 75%. Questa variante estremamente economica è di grande interesse per i paesi e le regioni che hanno un'eccedenza particolarmente alta, e di conseguenza un alto livello di esportazioni di nutrienti, ad esempio la Turchia o il Messico.
Molti anni di esperienza
L'esperienza di GEA nella gestione degli impianti a biogas risale al 1988. Da allora, sono stati installati in Germania oltre 6000 impianti a biogas di tutte le dimensioni. Oggi Francia, Olanda, Scandinavia, Inghilterra, Europa orientale e USA stanno scoprendo i tanti vantaggi della generazione di biogas e hanno avviato numerosi progetti di costruzione in questo settore. I decanter offerti da GEA per la lavorazione dei residui di fermentazione trattano da 3 a 100 metri cubi all'ora. Senza utilizzare nessun additivo chimico, i decanter GEA, eccellenti per questa applicazione, sono in grado di garantire fino al 30% di contenuto di sostanza secca nei solidi.
