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Poiché l'economia e la cultura cercano di espandere le alternative energetiche e di raggiungere una maggiore efficienza energetica, il concetto di combustibili rinnovabili ha catturato l'immaginazione del pubblico. Tra le opzioni rinnovabili come l'energia eolica, solare e idroelettrica, c'è il biogas. Per decenni, la gestione dei rifiuti organici è stata un flagello sia per gli agricoltori che per i proprietari di case. Che la fonte sia letame, flora morta, cibo e scarti non utilizzati, o carcasse di animali, pochi negheranno che da essi si emanano odori forti. Questi sono, infatti, gas e sono potenti fonti di generazione di energia. La chiave è come catturare e utilizzare queste emissioni.
Quando le sostanze organiche fermentano in assenza di aria, come all'interno di un cumulo di compost, il biogas viene prodotto dalla disintegrazione di microrganismi. Questo è composto principalmente da metano e anidride carbonica. Il metano (CH4) è un gas volatile già in uso per stufe, forni e alcuni apparecchi di illuminazione. L'anidride carbonica (CO2), nel frattempo, non è solo presente nella combustione di composti organici, ma esiste anche nell'aria da cui viene assorbita da piante e vegetazione. Per essere utilizzabile su larga scala, questa miscela deve essere trattata in un impianto di biogas.
L'impianto di biogas deve essere 'alimentato': scarti di cibo come gusci d'uovo e fondi di caffè; bucce di patate e gambi di carote; grassi e fanghi residui possono tutti servire come substrato su cui inizia la fermentazione chimica. Anche l'erba e gli sfalci di foglie, così come il letame animale, sono input comuni per un impianto di biogas. Questi vengono convogliati in un fermentatore — una camera priva di luce e ossigeno che viene riscaldata a circa 40 gradi Celsius. I microrganismi scompongono quindi il substrato, facilitando il rilascio di biogas. Il biogas risultante contiene non solo CO2 e CH4, ma anche solfuro di idrogeno (H₂S) tossico. Il biogas sale nella parte superiore della camera del fermentatore e viene quindi bruciato nell'impianto di cogenerazione di calore e biogas. Qui vengono prodotte elettricità e calore.
La conversione del biogas può potenzialmente funzionare per un numero qualsiasi di combustibili come prodotto finale. Il metano pulito e purificato può essere utilizzato per etanolo, diesel, metanolo, benzina o gas di petrolio liquefatto (GPL). Il metanolo, ad esempio, può teoricamente derivare dal biometano dopo l'applicazione di batteri metanotrofi. Un altro modo è alterare chimicamente il biogas in gas di sintesi, seguito dalla riformazione del syngas in metanolo. L'uso del biogas come materia prima per la produzione di metanolo consente l'uso circolare dei flussi di rifiuti organici. Fattorie, aziende di trasformazione alimentare e impianti di trattamento delle acque reflue che producono biogas in loco possono aggiungere la produzione di metanolo come ulteriore flusso di entrate, migliorando l'economia complessiva del progetto.
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