Biogas da Forsu e Funzionamento Impianto a Biometano
Per il trattamento della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (Forsu), viene generalmente progettato e realizzato un capannone prefabbricato in cemento armato per il ricevimento e lo stoccaggio della Forsu.
Gli autotreni scaricano all’interno del capannone e da qui una pala meccanica carica una tramoggia. Da qui la FORSU è inviata tramite una coclea e un nastro trasportatore a due macchinari per la triturazione e la separazione della plastica dalla materia organica. La FORSU, cioè la frazione organica dei rifiuti solidi urbani ha una percentuale di sostanza secca media pari a circa il 22%, all’interno dei due macchinari viene aggiunta acqua dall’impianto di ossidazione in modo da portare la percentuale di sostanza secca a circa il 8-9%.
Le materie plastiche di risulta sono stoccate e inviate all’industria per il riciclo e recupero. La parte organica, depurata della plastica, viene inviata ad un dissabbiatore per la separazione della sabbia e sostanze pesanti e da qui al serbatoio di miscelazione, dove il materiale viene omogenizzato per essere inviato alla digestione anaerobica.
Il serbatoio di miscelazione e preparazione della materia prima è realizzato in acciaio inox. Dalla vasca di miscelazione e preparazione il prodotto passa nella vasca di idrolisi, ben triturato e miscelato con acqua di ricircolo proveniente dalla sezione di ossidazione.
La vasca di idrolisi funge da pre-digestore e da serbatoio di stoccaggio ed equalizzazione. Tale soluzione consente di ottenere una frazione organica dei rifiuti solidi urbani da digerire di ottima qualità che determina un importante incremento dell’efficienza e quindi della quantità di biogas da FORSU prodotto.
Il sistema di miscelazione adottato nella progettazione industriale ad opera di SMEA Engineering, permette la totale manutenzione del manufatto dall’esterno. Il digestore primario è alimentato attraverso un sistema di pompe con prodotto liquido ben omogeneizzato, riscaldato e idrolizzato che ne migliorerà la resa in biogas da FORSU, la digeribilità e la velocità di reazione.
Il digestato attraversa poi il digestore secondario e viene ricircolato al primo digestore per garantire un funzionamento stabile dell’apparato mantenendo l’ottimale concentrazione del fango.
I digestori, per il controllo della temperatura, hanno serpentine di riscaldamento nelle quali circola acqua calda.
Per stabilizzare la portata del biogas da FORSU viene anche realizzato un polmone in acciaio a campana gasometrica.
La fase centrale del processo, è quella di biometanizzazione del biogas proveniente dalla digestione anaerobica della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (Forsu) da raccolta differenziata, ed è essenzialmente costituita da:
- Impianto di upgrading del biogas precedentemente trattato
- Essiccazione del biometano
- Impianto di odorizzazione
Il Biogas da Forsu proveniente dai biodigestori viene pretrattato con i sistemi descritti precedentemente, con l’obiettivo di ridurre il contenuto di composti dello zolfo e di altri eventuali contaminanti, al fine di adeguare il biometano all’utilizzo previsto. Il Biogas pretrattato viene compresso ad un valore tra 4 e 15 bar, variabile in funzione del suo utilizzo finale e del contenuto di massimo di CO2 che si vuole ottenere.
Il biogas da Forsu compresso entra in una colonna per l’assorbimento selettivo della CO2 mediante lavaggio in controcorrente con una soluzione acquosa di Carbonato di Potassio (K2CO3); depurato dalla CO2, esce come Biometano (biometano da forsu) dalla testa dell’assorbitore ad una pressione variabile tra circa 4 e 15 bar, in funzione della pressione di compressione iniziale. Il sistema che si utilizza grazie alla progettazione della centrale a biometano di SMEA Engineering, garantisce un output di grande purezza, infatti si può arrivare ad un contenuto in CH4, al netto degli incondensabili, del 99.5%.
La soluzione che ha assorbito la CO2 esce dal fondo dell’assorbitore e, dopo flash per recuperare eventuali frazioni di CH4 disciolte per solubilità, alimenta una colonna di rigenerazione dove la CO2 è liberata per stripping con vapore prodotto dalla stessa soluzione con una sorgente esterna di calore. Lo stesso, è generato da una caldaia ad acqua surriscaldata alimentata a biogas.
La CO2 è disponibile dalla testa del rigeneratore è ad alta purezza e pertanto, dopo raffreddamento e separazione della condensa, può essere scaricata all’aria o liquefatta per altri utilizzi senza la necessità di ulteriori trattamenti. La soluzione di Carbonato di Potassio invece, liberata dalla CO2, è raffreddata e quindi riciclata all’assorbitore chiudendo il ciclo: dal raffreddamento è possibile recuperare il 90% del calore che verrà utilizzato per il riscaldamento dei digestori.
Il metano presente nel Biogas da Forsu che alimenta l’impianto di purificazione viene recuperato pressoché interamente limitando le perdite a meno dello 0,05%. Le macchine selezionate sono sempre tra le più affidabili presenti sul mercato con l’obiettivo di ridurre al minimo le cause di fermo, mentre la strumentazione e sistema di controllo sono perfettamente interfacciabili alle altre unità presenti nel sito della centrale e permettono la massima flessibilità di controllo e di gestione.
Il digestato in uscita dopo essere accuratamente trattato è pronto ad essere usato come fertilizzante.
Per la normale gestione dell’impianto va detto che non vengono impiegate fonti energetiche non rinnovabili, solo in fase di avviamento dell’impianto per il riscaldamento dei digestori viene solitamente utilizzato il calore prodotto da una caldaia a gasolio.
A regime, viene invece utilizzata una caldaia ad acqua surriscaldata alimentata a biogas, che produce calore per il sistema di biometanizzazione e per il mantenimento in temperatura dei digestori.