Produzione di idrogeno e metano da siero di caseificazione : rese produttive e qualità del biogas

La crescente e continua richiesta di approvvigionamento energetico richiede lo sviluppo di sistemi di produzione di energia basati sullo sfruttamento di fonti energetiche rinnovabili, in alternativa ai combustibili fossili di uso comune e in via di esaurimento. Il siero di latte, un sottoprodotto dell’industria casearia, in questo ambito, potrebbe essere considerato una valida risorsa . Il siero, infatti, riveste un ruolo di notevole interesse sia per l’elevato valore nutrizionale dei costituenti, sia per il contenuto organico e salino. Tuttavia il suo smaltimento, senza adeguati trattamenti, costituisce una seria problematica ambientale. La sua valorizzazione sfruttando processi biologici degradativi quali la digestione anaerobica e la dark fermentation può essere vista come una valida alternativa per la produzione di energia “pulita”. L’attività sperimentale svolta ha indagato l’applicabilità di tali processi a scala di laboratorio. In merito alla digestione anaerobica, sono state avviate delle prove in semi-batch mantenute ad una temperatura di 35°C in cui l’inoculo, fango digestato proveniente da un impianto civile di digestione anaerobica, è stato alimentato con spike giornalieri a carico costante, pari a 2.53 gCOD/L/d, contenenti una soluzione composta da lattosio e nutrienti . I risultati di tali prove hanno confermato la buona degradabilità del lattosio, costituente principale del siero di latte, superiore al 95%. Relativamente alla dark fermentation l’obiettivo principale è stato quello di realizzare un impianto a scala di laboratorio per condurre il processo utilizzando come substrato siero di latte deproteinizzato (refluo reale o sintetico), che sia flessibile in termini di configurazione reattoristica (bioreattore a membrane MBR – Membrane BioReactor o bioreattore CSRT - Continuous-flow Stirred-Tank Reactor), di modalità operative applicabili (carico organico, tempo di residenza idraulico HRT – Hydraulic Residence Time, tempo di residenza cellulare SRT – Sludge Retention Time, pH, T), nonché di strategie di inibizione della biomassa metanigena (pre-trattamento iniziale dell’inoculo, dilavamento biomassa dal reattore mediante opportuni valori di SRT). In particolare pH e temperatura sono stati mantenuti costanti nel corso della sperimentazione, ai valori di 5,5 e 35°C rispettivamente. La configurazione reattoristica MBR adottata inizialmente a causa di problemi legati al modulo filtrante è stata cambiata adottando una configurazione CSTR. La concentrazione del substrato in ingresso, in base alle necessità gestionali, è stata fatta variare da 10gCOD/L a 50gCOD/L. Questa attività sperimentale di valorizzazione del siero mediante dark fermentation ha permesso di ottenere una produzione stabile di idrogeno per un periodo di tempo di circa 60 giorni, con una composizione percentuale nel biogas ottenuto pari al 37% e con un contestuale rendimento in termini di COD del 28%. In conclusione, a valle di miglioramenti tecnico impiantistici, è stata dimostrata la possibilità produrre idrogeno da un impianto a scala di laboratorio attraverso la dark fermentation di siero di latte.