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Un migliore controllo della digestione anaerobica

Un recente progetto dell’UE ha sviluppato un sistema per assicurare agli agricoltori un controllo migliore della digestione anaerobica dei rifiuti organici attraverso il monitoraggio della produzione di acidi grassi.
Un migliore controllo della digestione anaerobica
È possibile produrre biogas da un impianto di digestione anaerobica che impiega batteri per degradare materiale organico in assenza di ossigeno. Nonostante gli impatti ambientali positivi di questi impianti, gli elevati costi dell’investimento e la bassa redditività hanno limitato la loro diffusione in Europa.

Un miglior controllo e monitoraggio della produzione di biogas aiuterebbe ad accrescere la redditività e la stabilità. L’iniziativa OPTI-VFA (Novel monitoring and process control system for efficient production of VFA and biogas in anaerobic digestion plant), finanziata dall’UE, si poneva come obbiettivo lo sviluppo di un prototipo di un sistema di monitoraggio e controllo on-line basato sulla misurazione della produzione di acidi grassi volatili (VFA) nei digestori anaerobici.

Inizialmente, nell’ambito del progetto OPTI-VFA sono stati intervistati agricoltori e altri operatori degli impianti di digestione anaerobica in Europa per individuare le loro esigenze. Il sondaggio ha evidenziato l’importanza di un sistema di monitoraggio VFA. È stato realizzato un vasto studio sulla quantificazione dei composti dei modelli con uno strumento FTIR commerciale per selezionare la tecnologia di misurazione adatta e sviluppare modelli di calibrazione per monitorare gli acidi VFA in un digestore anaerobico. Per i prototipi futuri è stato scelto un interferometro di Fabry-Perot con attuatorepiezoelettrico operante nel medio IR.

Il passo successivo è stato quello di modellare diversi aspetti del digestore proposto e progettare un sistema di misurazione adatto che comprendesse un prototipo di misurazione, una sonda ottica e un sistema di controllo. Una volta che il prototipo è stato progettato, i ricercatori lo hanno costruito e testato in laboratorio. I partner commerciali hanno fornito commenti sul dispositivo.

Il prototipo OPTI-VFA utilizza la spettroscopia infrarossa e i modelli di calibrazione sviluppati per rilevare i cambiamenti nelle concentrazioni di VFA all’interno del digestore ed è controllato attraverso un’interfaccia software intuitiva. I test di laboratorio hanno dimostrato che il sistema è in grado di misurare in tempo reale le principali concentrazioni di VFA con precisione.

È stata sviluppata una metodologia generale basata sulla simulazione per progettare e convalidare controllori automatici per i digestori anaerobici convenzionali. Una strategia di controllo per un sistema a 2 fasi da laboratorio è stata testata e dimostrata. Il prototipo avrà un impatto positivo sull’aumento della produzione di biogas e sulla crescita del settore della chimica verde.

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Keywords

Digestione anaerobica, agricoltori, biogas, OPTI-VFA, monitoraggio e controllo dei processi, acidi grassi volatili, misurazioni ottiche, calibrazione, simulazione e modellazione dei processi