Concetti Chiave
- La digestione anaerobica trasforma sostanze organiche complesse in digestato e biogas, composto per il 50-70% di metano e con un potere calorifico di circa 23000 kilojoule/mc.
- Diversi gruppi di microrganismi, come batteri idrolitici e acetogeni, cooperano per degradare la sostanza organica, utilizzando i prodotti metabolici degli uni come nutrimento per gli altri.
- I tempi di digestione variano in base ai batteri utilizzati: da 15-40 giorni con mesofili a 20-25 giorni con termofili, mentre i psicrofili richiedono 30-90 giorni.
- L'industrializzazione del processo ha portato a tecniche avanzate per la produzione di biogas da diverse fonti, come acque agroalimentari e residui urbani.
- La stabilizzazione della sostanza organica è passata da metodi naturali a processi industriali, aumentando l'efficienza nella produzione di biogas.
La digestione anaerobica consiste in un processo complesso che permette, grazie all’azione combinata di più gruppi batterici, la trasformazione di sostanze organiche complesse (lipidi, protidi, glucidi) contenute nei vegetali e nei sottoprodotti di origine animale in una serie di prodotti più semplici tra cui un digestato più o meno solido e una miscela gassosa detta biogas, costituito per il 50-70% da metano e per il restante parte da CO², che ha un potere calorifico medio dell’ordine di 23000 kilojoule/mc.
Ruolo dei microrganismi
Sono diversi i gruppi di microrganismi che operano una degradazione anaerobica della sostanza organica interagendo in modo cooperativo lungo la catena trofica, in modo tale cioè che il prodotto del metabolismo degli uni è il substrato sfruttato dagli altri come fonte di nutrimento. Questi organismi sono i batteri idrolitici, i batteri acidificanti, i batteri acetogeni CH4 e CO². Il metano (CH4) rappresenta i 2/3 del biogas prodotto durante queste reazioni.
Tempi e condizioni di digestione
I tempi di digestione, se confrontati con altri processi biologici, sono relativamente lunghi. Mediamente, in funzione degli scarti organici utilizzati, operando con batteri mesofili, a una temperatura media di 35°C, i tempi di digestione sono compresi tra i 15 e i 40 giorni e il processo risulta stabile. Se si utilizzano invece batteri termofili, con temperature intorno ai 55°C, i tempi di digestione sono dell’ordine di 20+25 giorni e il processo risulta meno stabile ma più produttivo. Con impianti di tipo semplificato senza riscaldamento (dove si attua riscaldamento della massa in fase di digestione) è possibile operare con microrganismi psicrofili, con temperature tra 10 e 25°C al massimo, i tempi di digestione vanno dai 30 ai 90 giorni e il processo risulta stabile seppur meno produttivo dei precedenti.
Industrializzazione del processo
L’industrializzazione biotecnologica di questo processo naturale ha consentito di passare dall’iniziale concetto di stabilizzazione estensiva della sostanza organica in ambienti naturali a veri e propri processi industriali per la produzione di biogas. Ciò a partire da diversi substrati organici, quali acque derivanti dall’industria agroalimentare, fanghi di supero degli impianti di trattamento acque reflue (fanghi prodotti durante le fasi di sedimentazione previste nella depurazione delle acque reflue), deiezioni animali, biomasse di natura agricola, residui organici industriali e la frazione organica di rifiuti urbani.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei microrganismi nella digestione anaerobica?
- Quali sono i tempi di digestione in base ai diversi tipi di batteri utilizzati?
- Come ha influito l'industrializzazione biotecnologica sulla digestione anaerobica?
I microrganismi, tra cui batteri idrolitici, acidificanti e acetogeni, operano in modo cooperativo per degradare la sostanza organica, trasformando i prodotti del loro metabolismo in nutrienti per altri, contribuendo così alla produzione di biogas, di cui il metano rappresenta i 2/3 (testo).
I tempi di digestione variano: con batteri mesofili a 35°C, sono tra 15 e 40 giorni; con batteri termofili a 55°C, sono di 20-25 giorni; e con microrganismi psicrofili a temperature tra 10 e 25°C, vanno da 30 a 90 giorni, con stabilità e produttività variabili (testo).
L'industrializzazione biotecnologica ha trasformato il processo di digestione anaerobica da una stabilizzazione estensiva in ambienti naturali a veri e propri processi industriali per la produzione di biogas, utilizzando vari substrati organici come fanghi, deiezioni animali e rifiuti urbani (testo).
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