Digestato: serbatoi chiusi e potenziale metanigeno residuo – come ridurre le emissioni

Il digestato in uscita dal digestore contiene ancora sostanza organica, che può sviluppare metano durante lo stoccaggio. La quantità di tale metano è descritta dal potenziale metanigeno residuo (RMP), determinato in laboratorio come rapporto tra il metano prodotto da un campione di digestato in condizioni controllate e il metano prodotto nell’intero processo. Nei serbatoi aperti il metano si disperde nell’atmosfera e riduce quindi i benefici climatici dell’impianto. La soluzione sono i serbatoi chiusi con recupero del gas, nonché un tempo di ritenzione più lungo e un funzionamento stabile dei digestori.

Da dove deriva l’RMP

I substrati si degradano nel digestore con velocità diverse. Le frazioni facilmente assimilabili (zuccheri, grassi) si trasformano in biogas nell’arco di pochi giorni, ma le frazioni fibrose (cellulosa ed emicellulosa nei residui vegetali, spesso protette dalla lignina, che in condizioni anaerobiche praticamente non si degrada) si degradano lentamente e una parte di esse lascia il digestore senza reagire. Inoltre un tempo di ritenzione breve, una miscelazione insufficiente, disturbi del processo (inibizione da ammoniaca, acidi volatili) e una bassa temperatura aumentano l’RMP. Il digestato stoccato in estate a temperatura ambiente dell’ordine di 20°C e oltre può produrre metano più rapidamente che in inverno.

Come si misura l’RMP

Lo standard è la prova in batch: un campione di digestato viene incubato a temperatura costante (spesso 20°C o 37°C) per alcune decine di giorni e si misura il metano prodotto. Il risultato si esprime come quantità di metano per massa o per volume di digestato oppure come percentuale della produzione totale di metano dell’impianto. In letteratura i valori di RMP variano da frazioni di punto percentuale a oltre dieci punti percentuali della produzione, a seconda dell’impianto e delle condizioni, quindi un’indagine propria è migliore dei valori generali.

Serbatoio chiuso

La copertura a tenuta del serbatoio del digestato (membrana a tenuta di gas, tetto) è collegata al sistema del gas e il biogas dal serbatoio confluisce nell’impianto. Nella RED II i valori di default per le filiere del biogas distinguono il digestato aperto da quello chiuso, il che mostra che la differenza di emissioni è significativa. Un serbatoio chiuso non solo riduce le emissioni, ma aumenta anche la produzione di biogas – il gas dell’RMP non va perduto.

Esempio di calcolo

Ipotesi: l’impianto di biogas produce 2,2 milioni di m³ di metano all’anno, l’RMP del digestato a 20°C è del 4% della produzione (88.000 m³ di CH₄). In un serbatoio aperto, ipotizzando che il 60% dell’RMP si liberi durante lo stoccaggio, la perdita è di 52.800 m³ di CH₄ (m³ in condizioni normali), cioè circa 37,9 t (con una densità del metano di 0,718 kg/m³). Con GWP₁₀₀ = 28 ciò corrisponde a circa 1060 t di CO₂e all’anno e a 528 MWh di energia (a 10 kWh/m³), cioè circa 106.000 PLN a un prezzo di 200 PLN/MWh. La copertura con recupero del gas cattura la maggior parte di tale quantità; il costo della copertura (ad es. alcune centinaia di migliaia di PLN per un serbatoio di dimensioni medie – valore orientativo) può ripagarsi in alcuni fino a oltre dieci anni e inoltre migliora l’impronta di carbonio del gas.

Azioni di esercizio

1. Allungamento del tempo di ritenzione nei digestori o aggiunta di un secondo stadio di digestione (post-digestore) alla temperatura di processo.
2. Stabilità del processo: evitare sovraccarichi di substrati, controllo di acidi volatili e ammoniaca.
3. Miscelazione accurata e temperatura: eliminazione delle zone morte.
4. Triturazione dei substrati fibrosi per aumentare il grado di degradazione.
5. Serbatoi chiusi o coperti e sistema di recupero del gas.
6. Rapido spandimento del digestato in campo nella stagione vegetativa, per ridurre il tempo di stoccaggio.
7. Prove periodiche dell’RMP e monitoraggio delle tendenze.

Aspetti giuridici e ambientali

Le norme sullo stoccaggio del digestato riguardano la capacità dei serbatoi (in conformità al periodo di divieto di applicazione dei fertilizzanti), la protezione delle acque e dell’aria e i requisiti relativi agli odori. Gli obblighi concreti dipendono dalle autorizzazioni e dalle norme nazionali, che conviene consultare con l’autorità per la tutela dell’ambiente.

Misura dell’RMP passo dopo passo

Prelevi un campione rappresentativo di digestato dall’uscita del digestore (non dalla superficie del serbatoio), lo chiuda in un contenitore a tenuta, lo trasporti a bassa temperatura al laboratorio ed esegua una prova in batch a temperatura prestabilita. Ripeta l’indagine stagionalmente e dopo modifiche significative della ricetta dei substrati. Registri i risultati insieme ai dati sul carico dei digestori (OLR), sul tempo di ritenzione e sulla temperatura, per poter correlare l’RMP con le condizioni di processo e individuare le cause dei peggioramenti.

Conclusioni

Il digestato non è soltanto un rifiuto dopo la digestione, ma anche una potenziale fonte di metano. Un serbatoio chiuso con recupero del gas aumenta la produzione, migliora il bilancio GHG e riduce il rischio di odori, e il costo dell’investimento è di norma giustificato.