Le macromolecole apportate con le biomasse alla fine delle fermentazioni anaerobiche lasciano sul campo queste piccole molecole, che eccetto il metano, costituiscono le impurità del biogas grezzo.
L’aminoacido es.cisteina 4C3H7O2NS + H2O = CH4 + CO2 + NH3 + H2S + CH3COOH.
Gli acidi grassi volatili + H2O = CH4 + CO2
Il glucosio C6H12O6 = 3CH4 + 3CO2
Le componenti principali del biogas grezzo
Il biogas è composto da metano, anidride carbonica, ammoniaca, ossigeno, acido solforico, molecole che hanno una differente solubilità in acqua:
Metano e anidride carbonica
Il biogas prodotto da silomais conterrà 52 % di metano, il biogas prodotto da liquami o comunque ricco di grassi e proteine conterrà 60 % di metano. Il resto è anidride carbonica. Se l’anidride carbonica è inferiore di soli 2% o addirittura superiore al metano, significa sbilanciamento della fase di metanogenesi a favore della fase idrolitica. Anche un accumulo di idrogeno significa uno sbilanciamento sulla fase idrolitica. La cura è semplice: sospendere nuova alimentazione dell’impianto.
Ammoniaca
L’ammoniaca in piccole quantità è necessaria alla vita batterica, ma se diventa troppa, superando 1,7-14 grammi/litro l’azoto ammoniacale, inibisce i batteri.
L’innalzarsi della temperatura e la presenza di sodio, favoriscono la formazione di ammoniaca.
Ossigeno e acido solforico
L’ossigeno deve stare tra lo 0,2% e lo 0,8%. Per mantenere costante l’ossigeno, viene pompata aria all’interno sotto il tetto del digestore. Se c’è poco ossigeno non crescono i batteri desolforatori, se ce n’è troppo inibisce la fermentazione anaerobica.
Quindi l’ossigeno va visto assieme alla concentrazione di acido solforico H2S che deve essere inferiore ai 200 ppm.
Si tiene controllato l’acido solforico, perchè danneggia i motori.
Che fare dell’anidride carbonica prodotta come scarto dal biogas grezzo
La CO2 può essere idrogenata con H2 per produrre altro metano: il biometano. La CO2 può essere idrogenata con H2 per produrre metanolo (Nouryon).
Silicati di calcio catturano l’anidride carbonica
Un silicato di calcio che può catturare la CO2 è la wollastonite, CaSiO3. La a wollastonite è rinvenibile anche sul Vesuvio, è inerte, cioè non reagisce con altri materiali, è utilizzata soprattutto nella produzione di ceramica.
Con 5,3 chilogrammi di wollastonite si possono catturare 1 m3 di CO2, giacchè costa 30 centesimi di euro al kg, per catturare un m3 di anidride carbonica ci vogliono 1,6 €, il che la mette fuori mercato.
Tempi di digestione anaerobica
Tempi di digestione anaerobica variano in funzione della temperatura e delle matrici, ad esempio il letame bovino in un impianto mantenuto a 40 °C di una stalla in pianura Padana ha bisogno di poco più di 3 settimane, un piccolo impianto non coibentato in zone continentali a 10° C ha bisogno di 2 mesi.
Ultimi passi del Biogas
Il biogas agricolo grezzo deve essere purificato dallo zolfo, prima di essere bruciato, quindi viene refrigerato a 7°C, poi viene bruciato dal cogeneratore per produrre energia elettrica. In caso di emergenza il biogas viene bruciato da una torcia di combustione.