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Impianto di cogenerazione alimentato da biogas derivante da digestione anaerobica di biomasse di origine agricola

Informazioni tesi

  Autore: Giorgio Mariotti
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Arrigo Pareschi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 70

Sviluppo economico e demografico sono sempre stati legati al consumo di energia. In tale contesto, il soddisfacimento del fabbisogno energetico ricopre un posto di primo ordine, con particolare riferimento alla produzione di energia elettrica, che rappresenta la più nobile forma di energia attualmente utilizzata. L‟umanità ha sempre sfruttato energia per le sue attività, cambiandone nel corso della storia sia le fonti che le forme con le quali viene utilizzata.
Le fonti primarie di energia maggiormente utilizzate sono di origine fossile: queste, pur mantenendo un ruolo di leadership, sono oggetto di una profonda analisi, oltre che di accese critiche. Le conseguenze dovute al massiccio utilizzo di tali fonti ha, infatti, ricadute di natura sociale, economica e ambientale.
I repentini cambiamenti climatici ai quali stiamo assistendo hanno reso necessaria una approfondita analisi delle loro cause. Sin dagli anni ‟70 l‟ONU ha affrontato i nascenti problemi ambientali. La ratifica del “Protocollo di Kyoto” nel 1997 da parte dei paesi maggiormente industrializzati sancisce la necessità di porre maggiore attenzione alle emissioni di gas effetto serra, ritenute le principali responsabili dei cambiamenti climatici dei quali siamo testimoni. Il Protocollo rappresenta il punto di arrivo di un percorso cominciato dieci anni prima con il rapporto Brundtland (WCED) “Our common future”: è qui che per la prima volta compare il termine, ed il concetto, „di sviluppo sostenibile‟, con il quale si palesa la necessità di sviluppare tecnologie che soddisfino “… i bisogni del presente senza compromettere la possibilità delle
generazioni future di soddisfare i propri bisogni”.
Risulta quindi indispensabile intraprendere la strada delle cosiddette energie alternative, cioè quelle energie che non ricorrono allo sfruttamento dei fonti energetiche di origine fossili, ritenute le maggiori responsabile della emissione di gas ad effetto serra.
Le energie rinnovabili rispondono perfettamente a queste esigenze: tra queste rivestono particolare importanza quelle programmabili, cioè quelle fonti che permettono una produzione di energia senza risultare dipendenti dalle condizioni esterne, soprattutto climatiche (energia eolica, solare, …). Le biomasse offrono una grande varietà di matrici utilizzabili e molteplici sistemi di sfruttamento, consentendo la possibilità di realizzare applicazioni versatili ed efficienti: il ricorso a questo tipologia di fonti risulta quindi particolarmente interessante.
Il biogas è un gas biologico costituito da una miscela di diversi gas, soprattutto metano (CH4) e biossido di carbonio (CO2): viene prodotto attraverso il processo di fermentazione anaerobica di materie organiche, le matrici delle quali incidono sulla
composizione del gas. Il suo potere calorifico, pur essendo notevolmente inferiore a quello del metano, permette il suo sfruttamento come carburante in diverse applicazioni (caldaie, motori a combustione interna, turbine a gas,…): a questo proposito il D.Lgs 152/2006 s.m.i. richiede che il biogas per uso combustibile deve essere prodotto da fermentazione anaerobica di prodotti a matrice organica che non costituiscano rifiuto, sia costituito prevalentemente da metano e biossido di carbonio e abbia una percentuale massima di composti solforati pari allo 0,1%.
La fermentazione anaerobica è un processo biologico che, in assenza di ossigeno e di luce, provvede alla decomposizione delle matrici organiche dei substrati, con conseguente produzione di biogas. Il processo avviene in sili o vasche nei quali si realizza l‟ambiente più adatto allo sviluppo del processo: digestori. Tale processo è usato sin dagli anni ‟70 nel campo della depurazione per la stabilizzazione dei fanghi, nel settore della gestione delle discariche e nella stabilizzazione dei reflui di allevamento. Da soluzione ad un problema, la fermentazione anaerobica diventa una risorsa con la valorizzazione energetica del biogas.

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3 1. PANORAMA SOCIALE ED ENERGETICO Sviluppo economico e demografico sono sempre stati legati al consumo di energia. In tale contesto, il soddisfacimento del fabbisogno energetico ricopre un posto di primo ordine, con particolare riferimento alla produzione di energia elettrica, che rappresenta la più nobile forma di energia attualmente utilizzata. L‟umanità ha sempre sfruttato energia per le sue attività, cambiandone nel corso della storia sia le fonti che le forme con le quali viene utilizzata. Le fonti primarie di energia maggiormente utilizzate sono di origine fossile: queste, pur mantenendo un ruolo di leadership, sono oggetto di una profonda analisi, oltre che di accese critiche. Le conseguenze dovute al massiccio utilizzo di tali fonti ha, infatti, ricadute di natura sociale, economica e ambientale. Le ricadute sociali ed economiche nascono principalmente dalla distribuzione geografica delle riserve di fonti energetiche fossili (petrolio, carbone, gas): la concentrazione in poche aree ha reso possibile la nascita di un oligopolio energetico (“sette sorelle”, Enrico Mattei). Le instabili situazioni politiche degli stati detentori dei giacimenti provocano pesanti ripercussioni economiche. Questi due fattori influiscono in modo determinate sia sull‟approvvigionamento che sul prezzo di tali fonti, risultando particolarmente incerti e volatili. Oltre a ciò è da segnalare l‟iniqua redistribuzione del reddito derivante dalle operazioni di sfruttamento delle fonti energetiche fossili nei paesi produttori. I repentini cambiamenti climatici ai quali stiamo assistendo hanno reso necessaria una approfondita analisi delle loro cause. Sin dagli anni ‟70 l‟ONU ha affrontato i nascenti problemi ambientali. La

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