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Digestione anaerobicaFase di ricerca (cerchiamo partner per valutazioni di laboratorio e validazione congiunta)

Trattamento del digestato per impianti di digestione anaerobica e di biogas

Il digestato prodotto dalla digestione anaerobica contiene azoto ammoniacale e fosforo ad alte concentrazioni, e trovargli uno sbocco come fertilizzante liquido o trattarlo come acque reflue è un onere. Stiamo studiando una tecnologia che assimila con microalghe l’azoto e il fosforo del digestato e li recupera come biomassa algale.

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Ingresso:Digestato・CO₂BloomoUscita:Fertilizzante・Acqua trattata

Fase attuale

Fase di ricerca (cerchiamo partner per valutazioni di laboratorio e validazione congiunta)

Dalla letteratura risulta che il digestato è scuro e ricco di ammoniaca, perciò le alghe faticano a crescervi tal quale. Stiamo valutando in laboratorio l’idoneità di ciascun digestato e cerchiamo gestori di impianti per una validazione congiunta. Il nostro ambito principale è il digestato a valle della digestione; il processo di digestione in sé non viene modificato. A livello di ricerca stiamo inoltre valutando di fornire alle alghe la CO₂ separata nella purificazione del biogas (upgrading) e di aggiungere le alghe coltivate ai substrati in ingresso al digestore.

Le sfide del settore

Sbocchi per il digestato e aree di spandimento

Terreni e periodi in cui spandere il digestato come fertilizzante liquido sono limitati, con oneri di stoccaggio e trasporto.

Energia e costi del trattamento dell’azoto

Trattare alte concentrazioni di azoto ammoniacale richiede energia e denaro.

Eccesso regionale di azoto

Nelle zone di allevamento e altrove, l’apporto eccessivo di azoto contribuisce all’eutrofizzazione dei corpi idrici.

Basi scientifiche e informazioni pubbliche

La coltivazione di microalghe su digestato e la rimozione dei nutrienti dal digestato sono state oggetto di rassegne nella letteratura scientifica sottoposta a revisione paritaria. Le rassegne riportano che l’alta concentrazione di ammoniaca, la torbidità e il colore sono i principali fattori inibenti, che diluizione, pretrattamento e scelta del ceppo possono attenuarli e che le fonti di carbonio degli impianti di biogas possono aumentare la produzione di alghe.

Bibliografia

  1. Xia A., Murphy J.D. Microalgal Cultivation in Treating Liquid Digestate from Biogas Systems. Trends in Biotechnology, 2016, 34(4), 264–275. doi:10.1016/j.tibtech.2015.12.010
  2. Al-Mallahi J., Ishii K. Attempts to alleviate inhibitory factors of anaerobic digestate for enhanced microalgae cultivation and nutrients removal: A review. Journal of Environmental Management, 2022, 304, 114266. doi:10.1016/j.jenvman.2021.114266
  3. Chong C.C., et al. Anaerobic digestate as a low-cost nutrient source for sustainable microalgae cultivation: A way forward through waste valorization approach. Science of the Total Environment, 2021, 803, 150070. doi:10.1016/j.scitotenv.2021.150070
  4. Stiles W.A.V., et al. Using microalgae in the circular economy to valorise anaerobic digestate: challenges and opportunities. Bioresource Technology, 2018, 267, 732–742. doi:10.1016/j.biortech.2018.07.100

Come si svolge un PoC

  1. STEP 1

    Colloquio iniziale

    Raccogliamo informazioni su substrati, quantità trattate e su modalità e costi attuali di smaltimento del digestato.

  2. STEP 2

    Valutazione di idoneità in laboratorio

    Su un campione di digestato verifichiamo la crescita delle alghe e l’assimilazione di azoto e fosforo.

  3. STEP 3

    Condizioni di pretrattamento e diluizione

    Se necessario, studiamo le condizioni di diluizione e pretrattamento e coltiviamo su piccola scala.

  4. STEP 4

    Piano di validazione

    Pianifichiamo un impianto pilota in loco, comprensivo dell’impiego delle alghe recuperate.

Che cosa preparare

  • Un campione di digestato
  • Dati analitici (azoto ammoniacale, azoto totale, fosforo totale, COD, solidi sospesi, colore, pH ecc.)
  • Substrati in ingresso al digestore (scarti alimentari, deiezioni zootecniche, fanghi di depurazione ecc.)
  • Volume di digestato prodotto e metodo e costo attuali di smaltimento
  • Area disponibile e presenza di calore di recupero

Domande frequenti

Il digestato si può trattare tal quale?
In generale il digestato ha un contenuto elevato di ammoniaca e una forte torbidità, e si ritiene necessario diluirlo o pretrattarlo. Le condizioni variano da un digestato all’altro, perciò le definiamo con la valutazione dei campioni.
Avete già esperienze concrete?
Siamo attualmente in fase di ricerca. Accettiamo validazioni congiunte che partono dalla valutazione di idoneità in laboratorio.
Influisce sulla produzione di biogas?
Il nostro ambito principale è il trattamento del digestato a valle della digestione; il processo di digestione in sé non viene modificato. Stiamo studiando, a livello di ricerca, anche l’aggiunta delle alghe coltivate ai substrati del digestore, compresi pretrattamento e rapporti di miscelazione, ma l’effetto sulla resa in gas non è ancora stato valutato.
Che fine fanno le alghe recuperate?
Valutiamo il loro impiego come materia prima per fertilizzanti, come mangime o come substrato per il digestore. L’uso come mangime di alghe coltivate su digestato si stabilisce sulla base delle norme della legge giapponese sulla sicurezza dei mangimi e delle analisi di metalli pesanti e altri contaminanti. L’uso come fertilizzante segue la legge giapponese sulla qualità dei fertilizzanti.
Si possono sfruttare il calore di recupero o la CO₂ dell’impianto?
In letteratura si riporta che il calore di recupero può servire al controllo della temperatura di coltura e che le fonti di carbonio degli impianti di biogas possono sostenere la produzione di alghe. Valutiamo la possibilità in base alle condizioni del vostro sito, compresa una configurazione in cui le alghe assimilano la CO₂ separata nella purificazione del biogas (upgrading).

Nota: questa pagina è una sintesi basata su informazioni pubbliche. I dettagli tecnici, come ceppi, condizioni di coltivazione e dati dei singoli test, sono comunicati dopo la firma di un accordo di riservatezza (NDA).

Parlate con noi del trattamento del digestato

Descrivete le caratteristiche del vostro digestato e il modo in cui lo smaltite oggi. Vi spiegheremo come si svolge la valutazione di laboratorio.

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