Il Potenziale metanigeno delle biomasse (BMP) è determinato dalla composizione chimica e dall’aspetto fisico.
Il BMP può essere valutato sui solidi volatili, oppure rapportato sul fabbisogno di ossigeno (COD), sul rapporto carbonio/azoto, sul rapporto Fos/Tac, vediamo pregi e difetti dei diversi metodi. Per ultimo vediamo l’effetto dell’aspetto fisico delle biomasse.
BMP calcolato sui solidi volatili
Il potenziale metanigeno delle biomasse è la quantità di metano che i batteri possono produrre mediante digestione anaerobica: Bmp.
Il Bmp (Biochemical methane potential) è il quoziente fra la massima produzione di metano ed i solidi volatili di una biomassa.
I solidi volatili sono la differenza della sostanza secca meno le ceneri della biomassa, i solidi volatili sono la materia organica fermentescibile.
Stechiometricamente è possibile calcolare il metano partendo dall’acido acetico e dall’acetato di sodio: Specifica attività metanogena o SMA.
| acido acetico | 373 |
| acetato di sodio | 273 |
cm3 di metano prodotti da 1 grammo di biomassa
Il metano prodotto può essere rapporto al fabbisogno di ossigeno, cioè la COD:
BMP sul consumo di ossigeno
| una mole di * | cm3 CH4/gr* | COD /gr* | cm3 CH4/COD |
| Acido acetico | 373 | 1,067 | 350 |
| Acetato di sodio | 273 | 0,78 | 350 |
SMA COD
Possiamo così affermare che qualsiasi biomassa libera 350 cm3/grammo ossidato.
Un volume di gas a 101,4 kPa e 0 ºC, cioè alla pressione atmosferica a livello del mare a zero gradi centigradi celsius.
Il carbonio organico totale, TOC, è una semplice analisi chimica. Il carbonio lo troviamo nella proteina, grasso, amido, cellulosa, emicellulosa e lignina.
La cellulosa contiene il 53% di ossigeno, è un polimero di D-glucosio (6 atomi di carbonio).
L’emicellulosa e lignina contengono circa il 40% di ossigeno, un 50% di carbonio e un 6% di idrogeno. L’emicellulosa è un polimero di zuccheri a cinque o sei atomi di carbonio.
La lignina è un composta da fenilpropanoidi.
La stima solo sul carbonio è inaffidabile.
Perchè è inaffidabile ?
Perchè il carbonio della lignina non è aggredibile e le biomasse vegetali sono composte fino al 25% da lignina.
Il rapporto Fos/Tac
Il FOS è un insieme di acidi organici volatili o acidi grassi volatili o Agv.
i quali vengono espressi in milligrammi equivalenti di acido acetico per litro)
Il FOS sta tra 1500 e 4000 mg di ac.acetico eq./l. “Equivalenti” per cui non distingue fra i diversi acidi, fa come se ci fosse solo ac.acetico, ma non è così.
Il TAC sta tra 9000 e 18000 mg CaCO3 eq./l. (carbonato inorganico totale o alcalinità).
Il rapporto Fos/Tac dovrebbe stare tra 0,25 e 0,35, ma semplifica troppo. Sono analisi veloci, ma in definitiva poco affidabili.
BMP stimato sul rapporto C/N
Il rapporto ottimale di nutrienti per i batteri anaerobi dei biogas è 600 di carbonio, 15 di azoto, 5 di fosforo e 1 di zolfo, quindi il rapporto C/N è 40, ma le matrici migliori viaggiano attorno al 30.
L’azoto delle biomasse
Se il rapporto è basso, cioè sbilanciato sull’azoto, si inibisce la produzione di metano. Sono inibenti concentrazioni di ammoniaca totale maggiori dello 0,3% e di ammoniaca libera maggiori dello 0,1% sul t.q. di biomassa.
La biomassa più carica di azoto è la pollina di ovaiola, ragion per cui va sempre miscelata a biomasse povere di azoto.
Fattori fisici del potenziale metanigeno
1) granulometria
2) umidità
3) intensità di agitazione
La digestione umida è migliore di quella secca, perchè l’acqua è l’autostrada degli enzimi.