Da qualche anno si sente parlare di energie alternative e/o rinnovabili. Ma cosa sono? Sostanzialmente le energie rinnovabili sono la risposta sia all’esaurirsi delle scorte dei combustibili tradizionali (carbone, petrolio ed energia nucleare), sia al mantenimento di un equilibrio nell’ecosistema Terra che permetta la sopravvivenza di tutti gli esseri viventi, uomo compreso.
Tra le energie rinnovabili spesso si sente parlare di biomassa. Cerchiamo prima di capire come si possa estrarre energia dalla biomassa e contestualmente riciclare rifiuti organici. In seguito quantificheremo la produzione di biogas.
La produzione di energia da biomassa è nota da tempo. Sostanzialmente è un processo di digestione anaerobica di materiale organico analogo a quello che ha portato alla formazione dei giacimenti di energia convenzionale. Dagli anni Settanta del Novecento, tale processo è stato utilizzato per smaltire i fanghi organici degli impianti di depurazione delle acque reflue in ottemperanza alla legge 10 maggio 1976 n. 319, nota come legge Merli: norme per la tutela delle acque dall’inquinamento. Soffermiamoci, in particolare, sulla digestione anaerobica applicata ai fanghi di impianti di depurazione, perché è una tecnologia che si trova, per lo meno nelle nostre città della Bat, già dagli anni Ottanta del secolo scorso.
La digestione anaerobica è un processo biologico di mineralizzazione, gassificazione e umificazione di sostanze organiche. La mineralizzazione fa parte della cosiddetta “catena del detrito”, produce composti non ulteriormente degradabili, ma tali da poter essere utilizzati come sostanze di partenza per produrre nuova materia organica. È sottointeso che gli operatori di tutte le trasformazioni che saranno considerate sono: batteri, funghi e virus.
Tralasciamo per il momento la gassificazione, analizziamo nel dettaglio l’humificazione. Questo processo trasforma il materiale organico putrescibile in un prodotto metastabile e innocuo, soggetto a decomposizione lenta. In altre parole, forma l’humus che, come si sa, rappresenta una delle componenti la fertilità di un terreno. Non a caso la legge Merli prevede di smaltire i fanghi in diversi siti tra cui il terreno agricolo.
Qui mi preme sottolineare un primo collegamento tra ambiente e agricoltura: ci dice come valorizzare i rifiuti, sia pure per la sola frazione organica. L’humificazione consente di rimettere in ciclo le sostanze organiche di scarto di esseri viventi contribuendo in questo modo a chiudere il ciclo ecologico di diversi elementi fondamentali come: N (azoto), P (fosforo), C (carbonio) e gli oligoementi quali Ca (calcio), Mg (magnesio), Fe (ferro), Cu (rame) ed altri.
Torniamo al processo di digestione anaerobica per vedere come viene fuori il metano e quindi l’energia. La degradazione del materiale organico, oltre a subire la mineralizzazione e l’humificazione, subisce anche la gassificazione. Gli stadi fondamentali che portano alla formazione del metano sono tre: liquefazione, formazione di acidi e gassificazione. La liquefazione avviene per mezzo di enzimi idrolitici extracellulari che idrolizzano:
I prodotti di queste reazioni vengono trasformati dai batteri produttori di acidi in acidi organici volatili, in particolare acido acetico. Gli acidi organici volatili sono acidi grassi in cui il radicale -R presenta un numero relativamente piccolo di atomi di carbonio e sono caratterizzati dall’avere un odore intenso come si ha nel caso dell’acido acetico. In particolare nell’acido acetico R- è uguale a CH3– cioè ha un solo atomo di carbonio. Infine, i batteri produttori di metano trasformano gli acidi in metano (CH4) e anidride carbonica (CO2). Abbiamo cosi ottenuto il nostro tanto agognato produttore di energia.
