La digestione anaerobica può essere descritta come un processo biologico attraverso cui, in assenza di ossigeno, il carbonio organico generalmente contenuto in materiali di origine vegetale e animale viene trasformato in biogas. I materiali utilizzati per produrre biogas sono diversi: scarti agro-forestali, colture dedicate ma anche liquami zootecnici, scarti della lavorazione agro-industriale e rifiuti organici urbani. Con questa specifica è facile comprendere che anche le deiezioni raccolte in un allevamento possono concorrere in modo attivo alla formazione di biogas. L’argomento è piuttosto ampio, vale la pena affrontarlo in modo più approfondito.
Biogas: cos’è
Partiamo con la definizione di biogas, un combustibile gassoso che, prodotto attraverso uno speciale processo, può essere utilizzato con successo per ricavare energia termica ed elettrica, anche in modo combinato grazie ad impianti di cogenerazione. Come in parte anticipato, la digestione anaerobica biogas è un procedimento che avviene in assenza di ossigeno libero e che deve necessariamente rispettare alcune ferree regole affinché tutto si svolga nel modo più corretto possibile.
Come funziona la digestione anaerobica biogas
Spiegare il funzionamento della digestione anaerobica per la produzione di biogas può sembrare complicato ma possiamo semplificare al massimo per provare a fornire anche ai meno esperti informazioni utili su questo processo. Perché la biomassa diventi biogas, è necessaria l’azione di diversi tipi di microrganismi specializzati. Proviamo a individuare un primo gruppo di batteri che è quello che dà il via al processo di degradazione, trasformando quindi la sostanza organica in composti intermedi, ad esempio idrogeno, acido acetico e anidride carbonica. Individuiamo adesso un secondo gruppo di batteri, questo formato da microrganismi metanigeni: questo gruppo svolge un’azione importantissima, quella cioè di portare a termine il lavoro producendo il metano. Possiamo descrivere così, quindi, il funzionamento della digestione anaerobica biogas. Considerando che i microrganismi anaerobici che effettuano questa trasformazione hanno bassi tassi di crescita e bassi tassi di reazione, è davvero fondamentale mantenere condizioni ottimali e stabili nell’ambiente di reazione al fine di promuovere il metabolismo dei batteri (temperatura, agitazione, carico, ph). La temperatura dunque è un parametro tra i più importanti da tenere in considerazione affinché la trasformazione del carbonio presente nei materiali di origine vegetale/animale possa essere correttamente trasformato in biogas.
Le fasi della digestione anaerobica biogas
Possiamo individuare alcune indispensabili fasi che caratterizzano questo processo. Sono le seguenti:
- idrolisi. In questa fase di assiste alla degradazione di substrati organici complessi che sono composti da macromolecole (carboidrati, grassi e proteine) che sono a loro volta divise nei loro monomeri solubili (zuccheri, amminoacidi, acidi grassi a catena lunga). L’idrolisi viene favorita dal rapporto tra superficie e massa del substrato. Pre-trattamenti fisici, chimici o biologici vengono messi in atto dalle industrie per favorire la digestione
- acidogenesi. Una fase attraverso cui gli intermedi solubili generati nella fase di idrolisi vengono utilizzati come fonte di carbonio ed energia dai batteri acidogenici i quali sono in grado di generare prodotti di fermentazione
- acetogenesi. I batteri acetogenici che caratterizzano questa fase della digestione anaerobica biogas trasformano gli acidi grassi volatili e gli alcoli prodotti nella fase precedente in acido acetico (CH3COOH), idrogeno (H2) e anidride carbonica (CO2). Quantità ingenti di carichi organici portano ad un’elevata attività metabolica da parte dei batteri acidogenici. La conseguenza immediata è un aumento di idrogeno e acido acetico, fattori che possono causare un’inibizione dell’intero processo
- metanogenesi. E’ questa l’ultima fase del processo. Il metano, viene prodotto insieme all’anidride carbonica e ad altri componenti
Soltanto limitandoci alla descrizione delle varie fasi che caratterizzano la digestione anaerobica biogas è facile capire come sia questo un processo particolarmente delicato in cui basta compiere anche solo un minimo errore per vedere rovinato il risultato finale.
Digestione anaerobica biogas: quanto produce
Gli ultimi dati ufficiali sulla produzione di biogas sono quelli forniti dallo “Statistical Report” pubblicato lo scorso dicembre dall’EBA European Biogas Association e relativi al 2021. Dal report appena menzionato si evince che il settore del biogas e del biometano sta fornendo all’Europa ben 8,4 miliardi di metri cubi di gas rinnovabile. La produzione di biogas da deiezioni animali e altre sostanze di origine vegetale si conferma quindi “un pilastro fondamentale della strategia REPowerEU, compresa la distribuzione di 35 bcm di biometano sostenibile all’anno entro il 2030 per mitigare i cambiamenti climatici e rafforzare l’autonomia strategica dell’UE”.
Tra il 2009 e la fine del 2019 il numero di impianti di biogas è aumentato arrivando fino a triplicare di numero, passando da 6.300 a quasi 19.00. La maggiore distribuzione di impianti di questo tipo si riscontra in Germania, Italia, Francia e Inghilterra. Figura anche l’Italia, dunque, nella classifica dei paesi in cui c’è un maggior dispendio di forze per la produzione di biogas. L’Italia oggi può vantare circa 2.000 impianti e una produzione di circa 2,5 mld mc. Nel 2007 gli impianti erano appena 150. I numeri così alti regalano al Belpaese il secondo posto nella speciale classifica dei produttori di biogas in tutta Europa.
