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Come Monitorare e Ottimizzare la Produzione di Biogas: Strumenti e Tecniche Avanzate

La produzione di biogas tramite digestione anaerobica è la soluzione più sostenibile ed efficiente per il trattamento dei rifiuti organici e la generazione di energia rinnovabile. Tuttavia, per garantire il massimo rendimento e la qualità del biogas, è fondamentale adottare tecniche di monitoraggio e strumenti avanzati che consentano di ottimizzare ogni fase del processo.

Ma cosa significa monitoraggio degli impianti di biogas? Il monitoraggio degli impianti di biogas è il processo di controllo continuo dei parametri che influenzano la produzione di biogas, come la qualità del gas, la temperatura, il pH e il flusso. Questo processo è fondamentale per garantire che l’impianto funzioni in modo efficiente, sicuro e nel rispetto delle normative ambientali. Grazie a sensori, flussometri e software specializzati, è possibile analizzare i dati in tempo reale e intervenire tempestivamente per ottimizzare la produzione e prevenire problemi.

In Viridis Energia, ci impegniamo a fornire soluzioni personalizzate per il monitoraggio, la gestione e l’ottimizzazione degli impianti di biogas. Grazie alla nostra esperienza e ai nostri strumenti tecnologici, supportiamo le aziende nel massimizzare l’efficienza energetica e garantire il rispetto degli standard ambientali.

In questo articolo esploreremo le migliori pratiche, strumenti e tecnologie per ottimizzare la produzione di biogas.

 

Perché monitorare un impianto di biogas?

La produzione di biogas si basa sulla digestione anaerobica, un processo biologico in cui i microorganismi scompongono la materia organica in assenza di ossigeno, generando metano (CH₄) e anidride carbonica (CO₂) come principali componenti del biogas. Per massimizzare la resa di metano e garantire una qualità costante del biogas, il monitoraggio continuo è essenziale. In particolare:

  1. il pH deve essere mantenuto tra 7 e 8 per favorire l’attività microbica
  2. Le condizioni mesofile (35-40°C) o termofile (50-55°C) influenzano direttamente l’efficienza del processo
  3. Una percentuale di metano tra il 55% e il 70% indica un processo stabile
  4. Monitorare la concentrazione di AGV, Acidi Grassi Volatili,  aiuta a prevenire sovraccarichi del sistema.

L’adozione di tecnologie avanzate consente di ottenere una visione chiara e dettagliata delle condizioni operative, permettendo interventi tempestivi e mirati per correggere eventuali inefficienze.

 

Come si svolge il monitoraggio degli impianti di biogas?

Non esiste un’unica tecnologia per monitorare l’efficienza di un impianto di biogas. Le soluzioni, anzi, sono diverse. Ad esempio, i sensori in-situ monitorano parametri critici come pH, temperatura, portata e pressione direttamente nel reattore anaerobico.

I sensori di gas misurano la composizione del biogas, rilevando la concentrazione di metano, ossigeno, anidride carbonica e idrogeno solforato. Invece, i flussimetri forniscono informazioni precise sulla quantità di biogas prodotto, permettendo di ottimizzare l’efficienza energetica.

La Spettroscopia di Assorbimento Laser a Diodi Regolabili (TDLAS) è una tecnologia avanzata che consente di analizzare la composizione del biogas con estrema precisione, rilevando impurità e variazioni nella concentrazione di metano. Il TDLAS è particolarmente utile per garantire che il biogas prodotto rispetti i requisiti di qualità richiesti per l’immissione nella rete o per l’utilizzo energetico interno.

Esistono poi gli analizzatori, come il Fuji Electric ZPAF, che offrono misurazioni continue e affidabili dei principali componenti del biogas. Questi strumenti sono progettati per funzionare in ambienti industriali difficili, garantendo alta precisione e robustezza.

L’integrazione di sensori con piattaforme IoT permette di raccogliere dati in tempo reale, che possono essere analizzati tramite software di controllo avanzati. Questi sistemi consentono agli operatori di monitorare e gestire gli impianti da remoto, migliorando l’efficienza operativa e garantiscono:

  • Monitoraggio continuo dei parametri operativi.
  • Identificazione rapida di anomalie.
  • Riduzione dei tempi di inattività.

L’ottimizzazione degli impianti di biogas

Un controllo accurato dei parametri operativi è essenziale per massimizzare la produzione di metano e minimizzare le perdite di efficienza. Tecnologie come i modelli matematici ADM1 e AMOCO permettono di simulare diversi scenari operativi, testando le condizioni ottimali per ogni impianto. I parametri sono principalmente due:

  • Chemical Oxygen Demand (COD): un indicatore della quantità di materia organica disponibile per la digestione
  • Solidi Totali (TS): monitorare il contenuto di solidi aiuta a prevenire il sovraccarico del digestore.

Altri parametri interessano la  comunità microbica all’interno del digestore. Analisi periodiche possono identificare eventuali squilibri nella popolazione microbica, permettendo di adottare correttivi mirati.

 

Tecniche di pretrattamento, come l’uso di enzimi o il trattamento termico, migliorano la degradabilità della materia organica, aumentando la resa di metano. Infine, l’analisi dei dati raccolti dai sensori consente di implementare una manutenzione predittiva, identificando i componenti che potrebbero richiedere interventi prima che si verifichino guasti. Questo approccio riduce i costi di manutenzione e migliora l’affidabilità complessiva dell’impianto.

 

Trattare e purificare il biogas per un’economia circolare più efficiente

L’integrazione della produzione di biogas in un modello di economia circolare porta numerosi vantaggi ambientali ed economici. Utilizzando sottoprodotti agroindustriali, residui organici e deiezioni animali, non solo si riducono i rifiuti, ma si genera energia rinnovabile e digestato, un fertilizzante organico ricco di nutrienti.

Per garantire che il biogas prodotto sia adatto all’uso energetico o all’immissione nella rete, vengono utilizzate tecnologie avanzate di trattamento e purificazione. Tra queste, il water scrubbing impiega l’acqua per rimuovere anidride carbonica e solfuro di idrogeno, aumentando la purezza del metano. Il Pressure Swing Adsorption (PSA) separa i componenti del biogas grazie all’adsorbimento su materiali specifici, mentre le membrane di separazione permettono una separazione efficiente del metano da altri gas, offrendo soluzioni compatte e scalabili per ottenere biometano di alta qualità.

 

Conclusioni

Viridis Energia offre soluzioni integrate per il monitoraggio, la gestione e l’ottimizzazione degli impianti di biogas, supportando le aziende con un approccio personalizzato che include consulenza, fornitura di tecnologie all’avanguardia e supporto continuo.

Analizziamo attentamente le esigenze specifiche di ogni cliente per sviluppare strategie mirate e altamente efficaci, fornendo sensori avanzati, software di controllo e assistenza tecnica per garantire il successo e la piena efficienza a lungo termine degli impianti.

L’adozione di strumenti innovativi e tecniche di ottimizzazione, insieme a una manutenzione predittiva, è fondamentale per migliorare l’efficienza, ridurre i costi operativi e garantire la sostenibilità complessiva.

Se desideri ottimizzare il tuo impianto di biogas con un partner affidabile, competente e soluzioni innovative, contattaci: siamo pronti a supportarti con un servizio su misura, professionale e orientato ai risultati.