Analisi del processo di produzione di biogas per la fermentazione anaerobica di residui dell'industria agro-alimentare

Il crescente peggioramento della qualità dell’ambiente, legato all’utilizzo dei combustibili fossili e la necessità di garantire una maggiore sicurezza all’approvvigionamento energetico implicano che, nell’ottica di uno sviluppo equilibrato e sostenibile, un ruolo di primaria importanza sia attribuito allo sfruttamento di fonti di energia pulita, sicura e rinnovabile.
L’Unione Europea importa il 50% del proprio fabbisogno energetico e più del 75% del petrolio grezzo. Le previsioni future indicano una domanda in crescita ad un tasso dell’1,9% annuo, alla quale si potrà far fronte, in assenza di soluzioni alternative, solo a costo di ulteriori rischi ambientali.
Tra le fonti di energia rinnovabile, un ruolo di primo piano è assegnato alla biomassa, che rappresenta una delle risorse energetiche più interessanti, nonostante le molteplici difficoltà di impiego dovute all’ampiezza e all’articolazione delle fasi che costituiscono le singole filiere. (Biomasse agricole e forestali, rifiuti e residui organici:fonti di energia rinnovabile. Stato dell'arte e prospettive di sviluppo a livello nazionale)
Il termine ”biomassa“ viene usato per indicare una grande quantità di materiali di natura estremamente eterogenea costituiti da sostanze organiche di origine biologica e non fossile. Mediante il processo di fotosintesi le piante assorbono dall’ambiente circostante anidride carbonica e acqua, che vengono trasformate, con l’apporto dell’energia solare e di sostanze nutrienti presenti nel terreno, in materiale organico utile alla crescita della pianta. In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2°—10 tonnellate di carbonio all’anno, con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di tonnellate di petrolio, circa 10 volte l’attuale fabbisogno energetico mondiale. Rispetto alla minaccia dell’effetto serra, l’uso della biomassa è neutrale: utilizzati a scopi energetici, i vegetali restituiscono il carbonio immagazzinato durante la crescita.
La combustione della biomassa permette anche il proficuo re-impiego di materiale altrimenti non facilmente riutilizzabile ed è allo stato attuale il processo più utilizzato per lo sfruttamento della biomassa stessa per produrre energia elettrica e calore .
Le più importanti tipologie di biomassa sono residui agricoli e forestali, prodotti secondari e scarti dell’industria agro-alimentare, scarti dell’industria di trasformazione del legno (trucioli, segatura, etc.), scarti delle aziende zootecniche, alghe e colture acquatiche e i rifiuti solidi urbani.
Questi “rifiuti” o scarti di varie lavorazioni, possono essere utilizzati per la produzione di combustibili naturali utilizzabili per la produzione di energia elettrica o termica. Prima di essere utilizzata, la biomassa deve subire alcuni trattamenti o processi di trasformazione quali la digestione anaerobica, la fermentazione alcolica, la digestione aerobica, la pirolisi.
Nel bilancio energetico, la biomassa è la quarta risorsa utilizzata su scala mondiale (14% del consumo del pianeta); però a parte l’Austria, la Finlandia e la Svezia dove il suo ruolo non è trascurabile, la biomassa interviene soltanto per il 3.5% nel bilancio globale dell’Europa. Il settore delle biomasse per usi energetici è probabilmente la più concreta ed immediata fonte di energia rinnovabile disponibile. L’utilizzo di tale fonte mostra, però, un forte grado di disomogeneità fra i vari Paesi, infatti quelli in via di sviluppo nel complesso ricavano mediamente il 38% della propria energia da combustibili non fossili come legno, paglia e rifiuti animali.
L’impiego delle biomasse in Europa soddisfa, dunque, una quota piuttosto marginale dei consumi di energia primaria, ma il suo reale potenziale energetico non è ancora pienamente sfruttato. All’avanguardia, nello sfruttamento delle biomasse come fonte energetica, sono i Paesi del centro-nord Europa, che hanno installato grossi impianti di cogenerazione e teleriscaldamento alimentati a biomasse. (Thornley et al.2008)