Biogas dagli scarti di cibo: un’alternativa ecologica ai combustibili fossili

Introduzione al biogas

Il biogas rappresenta una fonte di energia rinnovabile e sostenibile, che negli ultimi anni è stata oggetto di crescente interesse e sviluppo. 

Questo gas, di origine organica, è prodotto mediante un processo naturale chiamato digestione anaerobica. Esso consiste nella decomposizione di materiale organico, come scarti alimentari e agricoli, grazie all’azione di microrganismi in assenza di ossigeno.

Le fonti di biogas sono molteplici e includono:

• Scarti del settore agroalimentare e zootecnico, come ad esempio il letame e liquami di animali
• Scarti domestici, come avanzi di cibo e sfalci del giardino
• Scarti industriali, come gli effluenti industriali e i fanghi prodotti dai processi di depurazione
• Rifiuti organici provenienti da discariche comunali

Una volta prodotto, il biogas può essere utilizzato come fonte di energia termica, elettrica o come combustibile per autotrazione.

Digestione anaerobica e produzione di biogas

La digestione anaerobica avviene all’interno di un impianto chiamato digestore anaerobico, un contenitore ermetico in cui sono presenti microrganismi che scompongono la materia organica in assenza di ossigeno. Durante questo processo, si producono diversi tipi di gas, tra cui il metano, l’anidride carbonica, l’acido solfidrico e il vapore acqueo.

Fasi del processo di digestione anaerobica

Il processo di digestione anaerobica può essere suddiviso in quattro fasi principali:

1. Idrolisi: in questa fase, gli enzimi idrolitici degli organismi presenti nel digestore scindono le molecole complesse (come proteine, grassi e carboidrati) in molecole più semplici (come amminoacidi, acidi grassi e zuccheri) che possono essere utilizzate dai microrganismi anaerobici.
2. Acidogenesi: i microrganismi fermentativi trasformano le molecole semplici in acidi a catena corta, come l’acido acetico e l’acido propionico, e in alcoli, come il metanolo e l’etanolo.
3. Acetogenesi: gli organismi acetogenici trasformano gli acidi a catena corta e gli alcoli in acetato, idrogeno e anidride carbonica.
4. Metanogenesi: infine, i microrganismi metanogeni trasformano l’acetato, l’idrogeno e l’anidride carbonica in metano e anidride carbonica.

Il risultato è un efficace trasformazione della materia organica in biogas, che può essere successivamente utilizzato come fonte di energia.

Efficienza del processo di produzione del biogas

L’efficienza del processo di produzione del biogas dipende da diversi fattori, tra cui la dimensione e l’isolamento termico del digestore anaerobico, il tipo di materiale organico utilizzato come substrato e la concentrazione di microrganismi all’interno del digestore. Ogni tipologia di scarto organico ha infatti un potenziale di produzione di metano differente.

La tabella seguente mostra alcuni esempi di scarti di cibo e il loro potenziale metanico (la quantità di metano prodotto per chilogrammo di materia secca):

Nel caso degli scarti domestici di cibo, è possibile incrementare l’efficienza del processo di digestione anaerobica attraverso una pretrattamento dei rifiuti organici, come ad esempio la macinazione o la frammentazione, che aumenta la superficie di contatto tra i microrganismsi e il substrato.

Inoltre, è importante controllare e ottimizzare le diverse variabili del processo, tra cui temperatura, pH, rapporto tra acidi e basi e concentrazione di nutrienti.

Vantaggi del biogas nel contesto energetico

I principali vantaggi del biogas rispetto ai combustibili fossili sono:

• Sostenibilità: il biogas è una fonte di energia rinnovabile, poiché proviene dalla decomposizione della materia organica, che è in costante rigenerazione. Inoltre, il processo di produzione del biogas permette di recuperare energia da scarti organici che altrimenti andrebbero smaltiti in discariche o attraverso incenerimento.
• Minore impatto ambientale: la produzione di biogas riduce le emissioni di gas serra grazie alla cattura del metano e alla sua conversione in energia. Inoltre, l’utilizzo di biogas come fonte di energia genera minori emissioni di particelle e composti organici volatili rispetto ai combustibili fossili.
• Economia circolare: l’utilizzo del biogas permette di chiudere il ciclo dei nutrienti, poiché il digestato (il residuo solido del processo di digestione anaerobica) può essere utilizzato come fertilizzante per l’agricoltura, riducendo l’impatto ambientale e la dipendenza da fertilizzanti chimici.
• Riduzione della dipendenza dai combustibili fossili: il biogas rappresenta una valida alternativa ai combustibili fossili, contribuendo a diversificare e aumentare la sicurezza dell’approvvigionamento energetico.

Biogas e mobilità sostenibile

Il biogas può essere utilizzato anche come combustibile per autotrazione, grazie alla sua elevata concentrazione di metano. Il metano, infatti, è un gas combustibile molto più pulito rispetto ai carburanti fossili tradizionali, come benzina e gasolio, in quanto genera minori emissioni di sostanze inquinanti e gas serra.

Per poter essere utilizzato come carburante per autotrazione, il biogas deve essere purificato dai suoi contaminanti (quali anidride carbonica, acido solfidrico e vapore acqueo) e compresso fino a raggiungere la pressione necessaria per essere immagazzinato nei serbatoi dei veicoli. Ciò viene effettuato attraverso impianti di purificazione e compressione del biogas, che producono il cosiddetto “biometano” o “metano da biogas”, un carburante rinnovabile e a basso impatto ambientale.

Il biometano può essere utilizzato in motori a metano modificati, o in motori a ciclo combinato che sfruttano l’accoppiamento tra metano e altri combustibili, come gasolio o GPL. Inoltre, il biometano si presta ad essere utilizzato anche nel trasporto pubblico, come autobus e treni, contribuendo a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e migliorando la qualità dell’aria nelle aree urbane.

Conclusioni

Il biogas prodotto dagli scarti di cibo rappresenta un’alternativa ecologica e sostenibile ai combustibili fossili, fornendo energia pulita e a basso costo. Grazie alla digestione anaerobica, è possibile trasformare gli scarti organici in una preziosa risorsa energetica, contribuendo a ridurre le emissioni di gas serra e ad aumentare la sicurezza dell’approvvigionamento energetico.

È fondamentale supportare lo sviluppo e l’implementazione di impianti di produzione del biogas attraverso politiche di incentivazione e sensibilizzazione dell’opinione pubblica, in modo da promuovere un’economia circolare e una mobilità sostenibile, basata su fonti di energia rinnovabile e a basso impatto ambientale.