BMP in Etiopia: bucce, polpa e muco del caffè e giacinto d'acqua come substrati per biogas

I residui della lavorazione del caffè in Etiopia presentano un potenziale metanigeno variabile: in uno studio del 2018, la resa media è risultata compresa tra circa 31 NmL CH₄/g SV per il pergamino e circa 295 per il muco, mentre la polpa ha raggiunto circa 245. I risultati mostrano che le frazioni differiscono significativamente tra loro, quindi l'idoneità dipende dalla parte del residuo disponibile.

Cosa è stato analizzato

Chala e coautori hanno pubblicato sulla rivista Sustainability (2018) i risultati dei test BMP sui residui della lavorazione primaria del caffè: bucce (prodotte con il metodo a secco) e polpa, pergamino e muco (con il metodo umido). I test sono stati eseguiti a 37 °C, ovvero in condizioni mesofile. Le rese medie di metano sono state di 159,4 ± 1,8 (bucce), 244,7 ± 6,4 (polpa), 31,1 ± 2,0 (pergamino) e 294,5 ± 9,6 (muco) L/kg SV. Le differenze riflettono la composizione: il muco presentava la minor quantità di emicellulosa (0,8%) e lignina (5%), mentre il pergamino la maggior quantità di lignina (32%) e fibra neutra (96%), motivo per cui si degrada molto lentamente; gli autori lo hanno ritenuto inadatto alla digestione anaerobica. Hanno inoltre stimato che, su scala nazionale etiope, la digestione anaerobica di bucce, polpa e muco potrebbe generare fino a 68 milioni di m³ di metano all'anno, equivalenti, in cogenerazione, a 238.000 MWh di energia elettrica e 273.000 MWh di calore. Si tratta di un potenziale teorico, non di una previsione di produzione.

Come interpretare tali risultati

I valori BMP ottenuti in laboratorio non si traducono direttamente in un impianto di biogas. Sul risultato influiscono la varietà, il metodo di lavorazione (umido o secco), il tempo di stoccaggio dei residui, la triturazione e l'inoculo. Questi principi sono discussi nei post Variazione dei risultati BMP tra laboratori e BMP e resa su scala tecnica. Inoltre, i residui della lavorazione umida del caffè sono acidi e possono contenere composti fenolici, caffeina e tannini, che a concentrazioni elevate inibiscono la digestione anaerobica; per questo motivo, nella pratica vengono utilizzati in miscela (codigestione) e non come unico substrato.

Giacinto d'acqua: seconda risorsa etiope e dell'Africa orientale

Il giacinto d'acqua è una pianta acquatica invasiva che infesta i laghi dell'Africa orientale. Come biomassa è interessante perché cresce gratuitamente, ma presenta un'elevata umidità e un alto contenuto di fibra. Keche e collaboratori (RSC Advances, 2022) hanno studiato il giacinto del lago Abaya in Etiopia; secondo l'abstract, il pretrattamento con urea ha aumentato il potenziale metanigeno e migliorato la qualità del digestato come biofertilizzante. Oduor e altri (Heliyon, 2022) hanno analizzato in Kenya la cofermentazione dei rifiuti alimentari (che in questo Paese rappresentano, secondo gli autori, il 57% dei rifiuti urbani) con il giacinto in condizioni mesofile (37 °C), per mitigare l'acidificazione tipica della digestione anaerobica dei soli rifiuti alimentari.

Altri residui tropicali della regione

Un abstract di conferenza del Tropentag 2017 (Awiszus, Latif, Müller) ha valutato le bucce di manioca della Tanzania e la polpa di manioca: la resa di metano è risultata di circa 0,225 m³N per kg di sostanza secca (SS) per le bucce e 0,224 per la polpa. Gli autori hanno sottolineato che il contenuto di microelementi è basso e che, per un processo stabile, è necessario integrarli, ad esempio mescolando con letame. Si tratta solo di un abstract e non di un lavoro completo revisionato, quindi i valori sono da considerarsi indicativi.

Conclusioni pratiche

1. I residui della lavorazione del caffè hanno un potenziale significativo, ma si prestano meglio se utilizzati in miscela con un substrato tampone (ad esempio letame).
2. Ogni progetto di biogas basato su tale materia prima richiede test BMP propri su campioni provenienti dall'impianto, non valori tratti dalla letteratura.
3. La biomassa ad alta umidità (giacinto) deve essere disidratata o essiccata, e il costo di raccolta e trasporto può superare il guadagno energetico.
4. I risultati devono essere presentati con l'unità di misura (NmL CH₄/g SV) e la descrizione delle condizioni del test, per consentire il confronto. Contesto più ampio: Che cos'è il BMP.

Analogie per la Polonia

In Polonia, un ruolo analogo a quello dei residui della lavorazione del caffè in Etiopia è svolto dai residui della lavorazione della frutta: vinacce di mele, polpa o borlande. La loro caratteristica è la stagionalità (prodotti in brevi campagne), il pH acido e la rapida biodegradabilità. La pratica operativa è simile: stoccaggio o insilamento, dosaggio graduale e controllo del pH e del rapporto FOS/TAC.

Nota sulla comparabilità

I risultati di diverse pubblicazioni possono essere confrontati solo se sono indicati la temperatura, la durata del test, il rapporto tra inoculo e substrato e il metodo di conversione alle condizioni normali. Pertanto, quando si utilizzano dati bibliografici, è sempre opportuno tornare alla fonte originale e verificare questi parametri.