Frantumazione dei substrati e rimozione di corpi estranei, sabbia e pietre nell'impianto di biogas agricolo

La frantumazione dei substrati aumenta la disponibilità del materiale per gli enzimi e facilita il pompaggio e il mescolamento, ma altrettanto importante è la rimozione di corpi estranei, sabbia e pietre, che danneggiano le pompe, ostruiscono le tubazioni e si depositano nella camera. Negli impianti di biogas agricoli che utilizzano insilato e liquame, le impurità sono poche e basta un semplice controllo; per i rifiuti alimentari e i biorifiuti provenienti dalla raccolta differenziata, è solitamente necessaria una linea completa di preparazione con depacchettizzazione e separazione.

Perché frantumare

• Una maggiore superficie specifica accelera l'idrolisi, soprattutto per materiali fibrosi,
• Si riduce il rischio di intasamento delle pompe e dei miscelatori,
• La sospensione è più omogenea, migliorando il mescolamento,
• Si soddisfano i requisiti di igienizzazione (ad es. dimensione delle particelle per UPPZ — si veda l'articolo dedicato).

La frantumazione non sempre aumenta la resa di metano: l'effetto è maggiore per paglia, erba e materiali ad alto contenuto di fibra; per materiali facilmente degradabili, la differenza può essere minima, mentre il costo energetico aumenta.

Dispositivi di frantumazione

Rimozione delle impurità

1. Metalli ferrosi — separatori magnetici (magneti su nastro o in tubo).
2. Pietre e corpi pesanti — separatori gravitazionali, sedimentazione in serbatoio preliminare (le pietre si depositano, le frazioni più leggere proseguono).
3. Sabbia — desabbiatore (idrocicloni, vasche di decantazione), frequente per liquami provenienti da allevamenti con lettiera e per insilato contaminato da terra.
4. Materiali plastici e pellicole — setacci, vagliatura dopo depacchettizzazione, selezione manuale durante la cernita preliminare.
5. Vetro e ceramica — separazione gravitazionale, spesso insieme alle pietre.

Esempio di bilancio della sabbia

Ipotesi: un impianto riceve 40 t/giorno di liquame proveniente da strutture con lettiera, in cui il contenuto di sabbia è pari allo 0,5% in massa (esempio, il valore reale dipende dall'allevamento). La sabbia arriva in quantità di 200 kg/giorno, ovvero circa 73 t all'anno. Se non viene rimossa, nel giro di alcuni anni può occupare diverse decine di metri cubi nella camera (densità apparente circa 1,5 t/m³, ovvero circa 49 m³ all'anno). In una camera con volume di 3 000 m³, dopo alcuni anni la riduzione del volume utile sarà quindi di alcuni punti percentuali, e il costo della sua rimozione durante l'arresto della camera sarà elevato. La desabbiatura prima del dosaggio è notevolmente più economica.

Conseguenze della mancanza di separazione

• Rapido consumo di pompe, tubazioni e miscelatori,
• Riduzione del volume utile e del tempo di ritenzione idraulica (HRT),
• Blocco degli scambiatori di calore,
• Contaminazione del digestato con materiali plastici (limitazione dell'uso come fertilizzante),
• Necessità di costose pulizie della camera.

Buone pratiche

1. Controlli la qualità delle forniture già alla fonte, firmando una specifica dei substrati con i fornitori.
2. Assicuri aree di carico e stoccaggio pavimentate e pulite.
3. Installi un magnete e un separatore di pietre prima delle pompe volumetriche.
4. Pianifichi la rimozione dei sedimenti dal fondo della camera durante la manutenzione tecnica.
5. Stocchi e smaltisca gli scarti (plastiche, metalli) conformemente alle normative sui rifiuti; tenga un registro.
6. Per i rifiuti urbani, verifichi i requisiti legali e i documenti dei fornitori — le regole per l'accettazione dei biorifiuti sono definite da normative specifiche.

Quando investire in una linea di preparazione

Se la percentuale di rifiuti imballati supera alcune unità percentuali in massa dei substrati o se il digestato deve essere utilizzato sui campi, la linea di depacchettizzazione e separazione non è più un'opzione. Il costo dell'investimento si ripaga con un minor numero di guasti, una migliore qualità del digestato e una maggiore durata delle apparecchiature.

Dimensione delle particelle e requisiti

Obiettivi diversi richiedono granulometrie diverse. Per pompe e miscelatori è solitamente sufficiente una frantumazione a pochi centimetri, per l'igienizzazione UPPZ è previsto un limite ≤12 mm, mentre per le analisi BMP i campioni vengono spesso trinciati a meno di 1–2 cm o macinati a pochi millimetri, a seconda del protocollo. Una macinazione troppo fine consuma energia e può aumentare il rischio di rapida acidificazione con substrati facilmente degradabili, quindi la granulometria viene scelta in base all'obiettivo, non secondo il principio "più fine è, meglio è".

Lista di controllo della linea di preparazione

1. È presente una separazione dei metalli prima di ogni pompa volumetrica e frantumatore?
2. I rifiuti imballati passano attraverso la depacchettizzazione e gli scarti vengono smaltiti esternamente?
3. La sabbia viene rimossa dal liquame prima del dosaggio?
4. Sono stati designati punti di controllo della qualità delle forniture e una procedura di rifiuto del lotto?
5. Lame, setacci e magneti hanno un programma di pulizia e sostituzione?