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Reattori a gocciolamento per la metanazione biologica: sperimentazioni a pressione atmosferica

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Reattori a gocciolamento per la metanazione biologica: sperimentazioni a pressione atmosferica

La metanazione è il processo che consente di trasformare l’idrogeno prodotto da un surplus di energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili in metano, facendolo reagire con la giusta quantità di CO2. Nella metanazione biologica, questa conversione avviene a basse temperature grazie all’azione di microorganismi.
Nell’ambito del piano triennale di ricerca RSE si è focalizzata sulla massimizzazione della produttività di metano in reattori trickle-bed attraverso una ottimizzazione della portata di nutrienti e analisi dell’acqua di scarico. I risultati mostrano elevata purezza di metano e MPR, avvicinandosi ai valori di riferimento nella letteratura scientifica. Sono state evidenziate criticità legate all’usura dei componenti ma la robustezza dei microrganismi ha garantito la continuità dell’impianto. Le attività di ricerca future saranno concentrate sull’ulteriore miglioramento della MPR e sulla stabilizzazione a lungo termine per identificare la configurazione ottimale.

Il “Power to Gas” può rappresentare una delle soluzioni cruciali per immagazzinare l’eccesso di energia rinnovabile, convertendo l’elettricità in idrogeno e combinandolo con CO2 attraverso la reazione di Sabatier. RSE ha focalizzato la ricerca sulla biometanazione ex-situ, in particolare sui reattori a gocciolamento (Trickle bed reactors TBR). Nel Laboratorio “Metanazione Biologica” di RSE a Milano, avviato durante la precedente fase di ricerca (PTR 2019-2021), il primo reattore (R1) è stato inoculato con successo, e la sperimentazione a pressione atmosferica ha prodotto metano entro 70 ore dall’inoculo. Nel corso del triennio di ricerca (PTR 22-24) RSE ha avviato una serie di sperimentazioni mirate a ottimizzare la produzione di metano (Methan production rate MPR).

 

Il monitoraggio dettagliato dell’acqua di scarico ha consentito di raccogliere informazioni preziose sui parametri chiave del processo biologico, inclusi livelli di alcalinità, acidi grassi volatili, solidi volatili, solidi totali e COD (Chemical Oxygen Demand). Questi dati hanno permesso di modulare le condizioni operative, fornendo una visione approfondita della salute della popolazione microbica all’interno del reattore di metanazione.

 

L’ottimizzazione dell’alimentazione di macronutrienti e micronutrienti è stata un elemento chiave per il successo della sperimentazione svolta. L’analisi ha dimostrato che la variazione delle quantità e delle concentrazioni della soluzione nutrienti ha impatto sulla produzione di metano, sottolineando l’importanza di un controllo accurato delle condizioni di alimentazione per massimizzare le prestazioni del reattore.

 

I risultati raggiunti hanno evidenziato alti livelli di purezza di metano e MPR che si sono avvicinati a valori riportati nella letteratura come prestazioni di riferimento.

 

La sperimentazione verrà estesa con l’obiettivo di raggiungere MPR ancora più elevati e stabilizzarne il valore a lungo termine, identificando la configurazione ottimale per impianti di questa scala.

 

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