Il 28% del metano prodotto dagli impianti dei biogas agricolo viene dalla Via idrogenotrofa del metano per mezzo dei batteri Archaea idrogenotrofi a temperature di 35-55°C, alla semplice pressione atmosferica.
Facciamo un passo indietro: dalla degradazione di glucosio, acidi grassi e aminoacidi si producono sostanze via via più ossidate come la CO2 e più ridotte come l’H2.
Gli archei idrogenotrofi utilizzano 4H2 + CO2 per produrre 1CH4 + 2H2O
Il pH ottimale della Via idrogenotrofa del metano è 8 (+-0,5).
Negli impianti dove le due fasi idrolitica e metanogena non sono separate, il pH è 7,5 (+-0,3).
Nel digestato dei biogas il rapporto C/N compreso tra 5 e 10, perchè gran parte del carbonio ha abbandonato le matrici per formare CH4 e CO2.
La stessa reazione: 4H2 + CO2 = CH4 + 2H2O, può avvenire per via chimica, con il processo di Sabatier, a 300-400°C, a 50-20 bar, utilizzando come catalizzatori il rutenio e il nichel.
la temperatura e la pressione del processo di Sabatier dnno un’idea del lavoro impressionante svolto dagli enzimi di Archaea.
Calcola l’energia liberata da Archea nella Via idrogenotrofa del metano
Si tratta di una reazione spontanea quindi esoergonica, dove DeltaG°= -130,6 kJ/mole CO2.
Dimostrazione dell’energia persa nella reazione:
DG di ogni molecola: DGH2= 0 kJ/m, DGCO2= -394,4 kJ/m, DGCH4= -50,8 kJ/m, DGH2O= -237,1 kJ/m,
dove la somma dei prodotti meno la somma dei reagenti fa:
(1*-50,8 + 2* -237,1)-(4*0+1* -394,4)= – 130,6 kJ/mole
Vuol dire che sono state perse 130,6 kJ/mole.