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VALUTAZIONE DEL POTENZIALE METANOGENO: DIGESTIONE ANAEROBICA PER UNA FONTE DI ENERGIA RINNOVABILE

23/03/2021

Dalle molecole organiche complesse alle molecole gradualmente più semplici, con la produzione finale di biogas costituito principalmente da metano CH4 e anidride carbonica CO2.
VALUTAZIONE DEL POTENZIALE METANOGENO: DIGESTIONE ANAEROBICA PER UNA FONTE DI ENERGIA RINNOVABILE
Il trattamento dei rifiuti e delle acque reflue ha richiesto enormi investimenti in tutti i paesi negli ultimi decenni e può consistere in processi chimici, biologici o fisici. L'analisi respirometrica di tipo anaerobico sta diventando molto diffusa per la gestione dei rifiuti. Molti impianti sono stati costruiti e gestiti e, anche nei paesi in via di sviluppo, sta diventando molto interessante, soprattutto dal punto di vista delle risorse energetiche rinnovabili.
 
Perché effettuare un test BMP?

I test di valutazione del potenziale metanogeno (BMP) sono usati per determinare la resa finale di metano nei substrati organici, fornendo un'indicazione della loro biodegradabilità e del loro potenziale di produrre metano tramite digestione anaerobica.

I test BMP sono comunemente usati per:
  • stabilire una linea di base per valutare le prestazioni dei digestori anaerobici in scala reale;
  • definire i parametri operativi del digestore anaerobico al fine di ottimizzare la produzione di metano;
  • valutare la qualità del substrato e prevedere la produzione di metano da parte di impianti di biogas in scala reale;
  • studiare l'effetto del pre-trattamento sul potenziale di metano o sul tasso di produzione;
  • valutare le prestazioni della biomassa, per esempio l'attività idrolitica dell'inoculo;
  • stimare l'emissione residua di metano nell'atmosfera dopo la digestione, misurando il BMP residuo del digestato.
Cos'è un test BMP?
 
Il test di valutazione del potenziale metanogeno (BMP) è un esperimento in batch usato per determinare il potenziale massimo di metano e la biodegradabilità di un substrato organico. Durante il test, il substrato viene mescolato con una coltura di batteri anaerobici (l'inoculo), normalmente recuperata da un digestore attivo. Le condizioni ottimali per il completamento del processo (temperatura, miscelazione, nutrienti, pH, alcalinità) devono essere garantite per tutta la durata dell'esperimento.

Il biogas, composto principalmente da metano e anidride carbonica, viene prodotto durante il periodo di test a seguito della degradazione anaerobica del contenuto organico del substrato. L'anidride carbonica (gas acido) può essere rimossa per assorbimento chimico con prodotti chimici/soluzioni chimiche alcaline: il metano generato dal substrato viene quindi misurato e riferito alla massa o alla domanda chimica di ossigeno (COD) del substrato aggiunto nel recipiente di prova, che viene definito il potenziale metanogeno del substrato.
Quali sono gli scopi principali di un impianto?

L'analisi BMP studia la produzione di biogas dai rifiuti organici principalmente per:

IL TRATTAMENTO DEI RIFIUTI E DELLE ACQUE REFLUE:
l'obiettivo è quello di trattare i rifiuti e le acque reflue al fine di ridurre il contenuto organico. Il processo di digestione anaerobica è in grado di ridurre il livello di contaminazione organica delle matrici trattate, che si tratti di fanghi di depurazione, rifiuti industriali o rifiuti agrozootecnici.

PRODUZIONE DI ENERGIA RINNOVABILE:
l'obiettivo è quello di produrre energia rinnovabile tramite questi impianti. La produzione di metano viene utilizzata per generare calore o elettricità dai rifiuti prodotti in diverse industrie:
  • settore alimentare
  • smaltimento dei rifiuti organici
  • settore agro-zootecnico

Analisi BMP con i RESPIROMETRIC Sensors di VELP

Analisi BMP con i RESPIROMETRIC Sensors di VELP
VELP ha sviluppato la soluzione innovativa per l'analisi del potenziale metanogeo in diverse matrici. Il RESPIROMETRIC Sensor System Maxi è progettato per supportare gli studi di respirazione anaerobica atti a determinare il potenziale metanogeno (BMP) delle biomasse.

L'analisi richiede l'allestimento di bottiglie in condizioni anaerobiche. Il volume del metano prodotto viene misurato regolarmente. L'industria del biogas ha bisogno di questa analisi, per valutare il potenziale dei rifiuti e per caratterizzare gli input degli impianti di biogas.

Il RESPIROMETRIC Sensor System Maxi è composto da bottiglie di vetro con un volume di 1 litro, complete di valvole, flussimetri e sistemi di misura manometrici per la quantificazione del biogas prodotto. Il test viene effettuato in condizioni di temperatura costante, garantita da un sistema termostatico a 35-37 ± 0,5°C, come la nostra serie FOC Connect, e un'agitazione costante della soluzione, garantita dalla base di agitazione.
Come eseguire l'analisi BMP con le soluzioni VELP

Il metodo prevede l'aggiunta di un inoculo di microrganismi anaerobici nella bottiglia, presi da un impianto di biogas operante alla stessa temperatura e con un consorzio batterico equilibrato.

È molto importante lavare la bottiglia prima dell'analisi con una miscela di gas inerte anossico, tipicamente N2 o He o Ar, per preparare la bottiglia per l'analisi in condizioni anaerobiche.

Una volta iniziato il test, man mano che il processo di degradazione procede, si produce biogas nella bottiglia che può essere quantificato in termini di sovrapressione generata. La CO2 prodotta viene assorbita dagli alcali (KOH), quindi la sovrapressione dipende solo dal metano prodotto (CH4). Il RESPIROSoft™, la soluzione unica di VELP, assicura un monitoraggio costante di molteplici analisi grazie all'utilizzo di un software in grado di fornire direttamente il valore BMP.

Non c'è una durata fissa dell'analisi, in generale il test BMP dura circa 30 giorni ma può essere prolungato se la degradazione del substrato è particolarmente lenta. Esiste una regola generale: si può accettare la fine dell'analisi quando la produzione giornaliera di metano per 3 giorni consecutivi è inferiore all'1% del totale del gas prodotto cumulativamente fino a quel giorno.

Tutti i test sono eseguiti secondo la norma UNI UNI/TS 11703.

RESPIROMETRIC Sensor System Maxi - BMP

RESPIROMETRIC Sensor System Maxi - BMP
Il sistema RESPIROMETRIC Sensor System Maxi BMP viene fornito pronto all'uso con tutti gli accessori e le parti necessarie per eseguire l'analisi BMP:
  • Sensori RESPIROMETRICI con bottiglie e ancorette magnetiche (x6)
  • Stazione di agitazione Maxi
  • DataBoxTM
Il VELP DataBoxTM è incluso nel sistema insieme al software RESPIROSoftTM e permette la trasmissione dei dati senza fili dal RESPIROMETRIC Sensor al PC, consentendo il monitoraggio in tempo reale della curva di analisi.
Leggi di più sui RESPIROMETRIC Sensors VELP e tutte le possibili applicazioni.

Scopri di più con le Note Applicative

Scopri come determinare il BMP nei fanghi provenienti da impianti di depurazione.
Scarica la Nota Applicativa >

I Protocolli Standardizzati richiedono l'inclusione di un controllo positivo con un BMP noto per verificare l'impostazione e l'esecuzione dell'analisi, nonché le prestazioni dell'inoculo. Scopri come convalidare i risultati delle tue analisi con i test di controllo di strumenti e procedure.
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