Elettrocompostaggio biomasse agricole

Elettrocompostaggio

A seguito di esperienze lavorative e di collaborazioni tecniche in essere nei primi anni novanta con gli ambienti universitari dell’allora Unione Sovietica, l’engineering della COIND è venuta a conoscenza dei processi elettrochimici utilizzati per la stabilizzazione delle deiezioni animali. Gli studi vertevano sulla tecnologia di produzione intensiva dell’humus, ottenuto da materie prime organiche, quali gli scarichi di allevamenti di suini, pollame e da rifiuti di fognatura urbana.
Il processo adottato consisteva nell’ottenimento per via elettrochimica di strutture molecolari semplici derivate dalla lisi dei composti organici a lunga catena (polimeri naturali, quali lignina, albumina, polisaccaridi ecc) e successiva ricombinazione in composti ordinati di ferro, calcio ed altri metalli in forma ionica. È da tenere presente che in URSS non esisteva una normativa specifica circa lo spandimento dei liquami sul terreno che imponesse la depurazione o la stabilizzazione degli stessi; la COIND ha sviluppato l’impiego della tecnologia elettrochimica in funzione delle condizioni climatiche locali, che inibivano lo spandimento a terra per un periodo di sette/otto mesi all’anno, in cui il suolo era gelato.
Il processo di elettro-compostaggio avviene in due fasi:

  1. Saturazione dei componenti organici del fango con idrossidi attivi, prodotti dal passaggio di corrente elettrica continua e a basso voltaggio attraverso la massa del liquame. Le molecole dell’acqua, sottoposte ad elettrolisi, si scindono in gruppi OH- fortemente attivi nei confronti dei legami C-C e C=C delle molecole di biopolimeri presenti nel refluo (polisaccaridi, albumi, etc.). È stata rilevata anche la formazione di ossidi, carbossidi e gruppi amminici. Si ha così la saturazione del liquame mediante molecole organiche fortemente polarizzate. La reazione avviene in una prima vasca dotata di elettrodi permanenti in titanio.
  2. Formazione di composti organo-metallici di matrice colloidale. Nella seconda vasca di reazione si hanno elettrodi sacrificali costituiti da un metallo trivalente (genericamente ferro o alluminio). La corrente applicata alle piastre provoca l’ossidazione degli anodi in ferro e la conseguente dissoluzione di ioni Fe2+ e Fe3+, gli ioni trivalenti tendono a ritornare rapidamente in forma bivalente a causa dell’ambiente riducente in cui vengono generati. Le molecole organiche polari, formate in prima vasca, entrano quindi in contatto con gli ioni Fe2+ e formano complessi colloidali molto retinati. Il risultato dei processi sopra descritti, della durata di 15 – 20 minuti, è la stabilizzazione dei fanghi e la trasformazione delle molecole organiche in composti umici nei rapporti ponderali tipici di un compost, cosa che non accade in un impianto di depurazione tradizionale. La sterilizzazione della carica batterica influente avviene sia per elettrocuzione diretta degli organismi superiori, sia per rottura delle membrane cellulari dovuta al passaggio della corrente. Il materiale in uscita dall’elettrocompostatore deve passare attraverso un ispessitore che separi la grande quantità di materia sedimentabile presente. L’acqua inquinata di risulta potrà essere trattata biologicamente con rendimento da valutare caso per caso. L’elettrocompostaggio, inoltre, necessita di spazi molto più contenuti rispetto al compostaggio naturale e di un investimento globale decisamente inferiore.

L’impianto
Nel 2006 la COIND, in collaborazione con RIVOIRA, ha sviluppato un impianto pilota completamente rinnovato per quanto riguarda la reattoristica ed alcuni componenti elettromeccanici, in seguito testato sulla pollina di un allevamento avicolo. Lo scopo era quello di sperimentare il processo di elettrocompostaggio su varie deiezioni animali ed in generale su tutti quei reflui o fanghi organici, che attualmente non hanno altra destinazione, se non lo stoccaggio in discarica o lo spandimento su campo con le stringenti limitazioni imposte dalla normativa per le zone vulnerabili.
Al fine di poter condurre una sperimentazione che comprendesse sia l’elettrocoagulazione, sia le acque di risulta, l’impianto pilota è stato dotato di una sezione di depurazione biologica che consente di valutare i processi di riduzione del carico inquinante in modo da rientrare nei parametri di scarico del refluo in acque superficiali. La collaborazione con RIVOIRA ha reso possibile impiegare ossigeno nelle varie sezioni di impianto così da valutare le cinetiche di reazione accelerate dall’impiego di un energico ossidante anziché dell’aria.

schema-elettrocompostaggio

Considerazioni
Alla luce delle ultime sperimentazioni effettuate, COIND ritiene che l’impianto pilota costituisca uno strumento estremamente utile per testare il comportamento di diversi reflui o fanghi derivanti da processi di digestione/depurazione biologica.
I risultati ottenuti aprono diverse vie per la gestione dei reflui derivanti dai processi produttivi agronomici e di energia rinnovabile quali:

  • per la parte solida: come ammendante nei terreni o come terra di copertura in discariche;
  • per la frazione liquida: ferti-irrigazione, reimpieghi in azienda oppure da destinarsi alla depurazione biologica classica.

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