Il biogas è una miscela di gas prodotta dalla fermentazione o digestione anaerobica (in assenza di ossigeno e a temperatura controllata) di materiale organico, sia animale che vegetale, da parte di microorganismi. La composizione del biogas dipende da una serie di fattori, uno dei più importanti è la qualità della materia prima utilizzata per la produzione, detta in gergo matrice. Per essere considerato di buona qualità, il biogas deve contenere almeno il 50% di biometano: solitamente è infatti composto principalmente da metano (CH4) e anidride carbonica (CO2) e può essere utilizzato come fonte di energia rinnovabile per produrre elettricità, calore e biocarburanti.
La produzione di biogas imita il naturale processo di degradazione del materiale biologico “morto” da parte di diverse specie di batteri che lo usano per il proprio sostentamento: lo scarto prodotto è rappresentato da idrocarburi gassosi, in particolare metano (CH4), oltre ad altri gas.
Vantaggi ambientali ed economici del biogas
La produzione di biogas offre vantaggi sia ambientali che economici: dal punto di vista ambientale, permette di riutilizzare residui biologici che altrimenti verrebbero dispersi nell’ambiente, contribuendo alla riduzione delle emissioni di gas serra; mentre, economicamente, facilita l’utilizzo o il corretto smaltimento di tali residui, rendendo più sostenibili le pratiche agricole e industriali.
Quali “matrici” sono utilizzabili?
Il biogas può essere ottenuto da vari tipi di biomasse, facendo però una distinzione principale tra rifiuti urbani e speciali.
Rifiuti urbani:
- Rifiuti organici domestici: es. scarti di cucina (residui di cibo, bucce di frutta e verdura), avanzi di pasti, fondi di caffè e filtri di tè, gusci d'uovo, carta da cucina sporca etc.
- Rifiuti organici commerciali: scarti alimentari da ristoranti, bar e mense, residui da supermercati e negozi alimentari, rifiuti organici dai mercati ortofrutticoli
- Potature di giardini e parchi pubblici, erba tagliata, foglie
Rifiuti Speciali:
- Rifiuti agricoli: liquami zootecnici (letame, liquami di stalla), scarti di colture (residui di raccolto, paglia), frutta e verdura non commerciabili, residui di mais, grano, riso
- Rifiuti dall’industria alimentare: sottoprodotti dell'industria agroalimentare (bucce,
polpe, scarti di lavorazione), fanghi di depurazione (dai processi di trattamento delle
acque reflue), residui della lavorazione dell'olio di palma etc. - Residui agroalimentari: siero di latte e altri scarti lattiero-caseari, polpe di
barbabietola, sansa di olive, scarti della lavorazione della frutta (polpe, bucce) - Rifiuti della macellazione: scarti di macellazione e di lavorazione delle carni; sangue,
grasso, organi non edibili. - Residui della produzione di bevande: scarti di birrerie (trebbie, lieviti), scarti della
produzione di vino (vinacce, fecce), scarti della produzione di succhi di frutta. - Residui della lavorazione del legno: segatura, trucioli (anche se utilizzati meno frequentemente a causa della lignina).
- Scarti della lavorazione della carta (fanghi da cartiera).
- Rifiuti agro-industriali: bucce e semi di frutta oleosa (es. semi di girasole), scarti della
lavorazione del cacao e del caffè. - Fanghi di depurazione: fanghi primari e secondari provenienti dagli impianti di
trattamento delle acque reflue urbane e industriali. - Residui ittici: scarti di pesce e frutti di mare non adatti al consumo umano.
- Rifiuti dell'industria del tabacco: scarti della lavorazione del tabacco.
- Rifiuti ospedalieri non pericolosi.
Il processo di digestione anaerobica
La digestione anaerobica è un processo biologico che avviene in assenza di ossigeno, attraverso il quale la sostanza organica, mediante il lavoro di microrganismi, si degrada naturalmente trasformandosi in biogas. Questo processo produce anche un residuo solido o liquido chiamato digestato. Il digestato è un fertilizzante organico prezioso per l’agricoltura biologica, essendo una fonte naturale di nutrienti per le piante.
Differenze tra compostaggio e digestione anaerobica
Il compostaggio e la digestione anaerobica sono due processi distinti per il trattamento dei rifiuti organici:
Compostaggio: un processo aerobico che richiede ossigeno per decomporre la materia organica, producendo compost, un fertilizzante naturale ricco di nutrienti per il suolo. Questo processo è generalmente più semplice e meno costoso da implementare, ma richiede la gestione degli odori e il mantenimento di un equilibrio tra carbonio e azoto.
Digestione Anaerobica: avviene in assenza di ossigeno e produce biogas, una miscela di metano e anidride carbonica, oltre a un residuo solido o liquido utilizzabile come fertilizzante. Questo processo è più complesso e richiede condizioni controllate, ma offre il vantaggio di generare energia rinnovabile e di ridurre le emissioni di gas serra rispetto al compostaggio tradizionale.
Biogas vs. Biometano: quali sono le differenze?
Il biogas e il biometano sono strettamente correlati ma presentano differenze significative:
Biogas: è una miscela grezza di gas prodotta dalla digestione anaerobica di materiale organico e contiene metano, anidride carbonica e altre impurità. È utilizzato principalmente per la produzione di energia elettrica e termica in situ.
Biometano: è il risultato della purificazione del biogas, durante la quale vengono rimosse anidride carbonica e impurità, ottenendo un gas con una composizione simile al gas naturale fossile. Il biometano può essere immesso nella rete del gas naturale e utilizzato per il trasporto, il riscaldamento domestico e industriale, offrendo un'alternativa rinnovabile al gas naturale tradizionale.
Vantaggi del biogas e del biometano
Il biogas offre vantaggi significativi grazie ai costi di produzione inferiori, poiché richiede minori investimenti nelle infrastrutture di purificazione, rendendolo più economico
per piccoli impianti e utilizzi locali. Può essere utilizzato direttamente sul posto per la produzione di energia elettrica e termica, riducendo così i costi di trasporto e distribuzione. Inoltre, il biogas è prodotto da una vasta gamma di materiali organici, come scarti agricoli, reflui zootecnici e rifiuti organici urbani, offrendo grande flessibilità nelle materie prime.
D'altra parte, il biometano presenta una maggiore versatilità di utilizzo. Può essere immesso nella rete del gas naturale, utilizzato per riscaldamento domestico e industriale, o come carburante per veicoli, offrendo così più opzioni rispetto al biogas. Inoltre, il biometano è un gas più pulito, con minori impurità, contribuendo a una riduzione significativa delle emissioni di gas serra e inquinanti rispetto al biogas grezzo. Infine, il biometano può sfruttare le infrastrutture esistenti per la distribuzione del gas naturale, facilitando l'adozione e l'integrazione senza necessità di nuove reti di distribuzione.
Situazione in Italia
Con il piano REPowerEU, entro il 2030 la Commissione europea si è posta l’obiettivo di tagliare la dipendenza dal gas russo: questa situazione ha dato una forte spinta alla produzione di biogas (fonte alternativa maggiormente utilizzata per la produzione di energia rinnovabile) e successivamente biometano.
Il biogas in Italia viene prodotto principalmente per alimentare cogeneratori: ad oggi l’Italia ha prodotto 8,124 TeraWatt/ora di energia elettrica e circa altrettanti di energia termica mediante la produzione di biogas. La prima è stata immessa in rete o auto consumata in loco, e una parte della seconda è stata utilizzata per scaldare acqua, per mantenere il digestore ad una temperatura ottimale e in minima parte per produrre freddo. (fonte Rivista Waste, marzo 2024)
Questi impianti hanno una potenza media installata di circa 1 MWh. L'Italia è riconosciuta come il secondo produttore di biogas in Europa e il quarto a livello mondiale (fonte EBA, 2021).
Nel 2021 il 3% della generazione interna italiana di elettricità è stata prodotta con il biogas: rispetto ad altre fonti di energia rinnovabile il biogas è una fonte programmabile e che non dipende da particolari condizioni atmosferiche (l’energia prodotta da fonte eolica nel 2021 è stata poco meno di 21 TW/h).
Gli obiettivi fissati a livello europeo sono molto ambiziosi. Entro il 2030, si prevede una produzione di 35 miliardi di metri cubi di biogas, che corrisponde all'8% del gas consumato. Attualmente, la produzione si attesta intorno ai 4-5 miliardi di metri cubi, pari solo all'1% del gas naturale consumato. Secondo il Consorzio Italiano Biogas (CIB), l'Italia dispone di un potenziale di 8 miliardi di metri cubi, che rappresenta il 12% del gas naturale consumato nel 2021.
Il CIB è la principale aggregazione volontaria in Italia che unisce aziende agricole produttrici di biogas e biometano da fonti rinnovabili, società industriali specializzate
in impianti, tecnologie e servizi per la produzione di biogas e biometano, e enti ed istituzioni che promuovono la digestione anaerobica nel settore agricolo.
Attivo su tutto il territorio nazionale, il CIB rappresenta l'intera filiera della produzione di biogas e biometano in agricoltura. Il suo obiettivo è fornire informazioni ai soci per ottimizzare la gestione del processo produttivo e orientare l'evoluzione del quadro normativo. Questo supporto mira a favorire la diffusione del modello Biogasfattobene® e a raggiungere gli obiettivi 2050 relativi alle energie rinnovabili e alla lotta contro il cambiamento climatico.
Come funziona un impianto a biometano? Osserviamo un caso concreto
Gli impianti a biometano trasformano il biogas, attraverso un sistema di purificazione, in biometano, un gas di qualità equivalente a quella del gas naturale, utilizzabile per molteplici applicazioni.
Il team di Dife ha visitato l'Azienda Agricola Bagnod a Piverone (TO). Questa azienda è una pioniera nel settore: ha investito nel biogas più di dieci anni fa, utilizzando scarti provenienti dalle attività agricole e di allevamento, come letami, reflui zootecnici, colture dedicate come il mais e sottoprodotti. L'impianto di Bagnod produce biometano utilizzato per generare energia termica ed elettrica alimentando il suo fabbisogno energetico. La produzione di biometano superiore al fabbisogno energetico dell’azienda viene integrata nelle reti di gas naturale di Snam e serve a garantire il riscaldamento domestico e industriale della comunità energetica circostante.
