Progettazione avanzata di impianti a biogas per distillers grains in biogas con serbatoi GFS in Sud Africa

Il Sudafrica vanta un'industria delle bevande ben sviluppata, che include la produzione di vino, birra e liquori, oltre a un settore bioetanolo in crescita. Queste industrie generano quantità considerevoli di residui di distilleria come sottoprodotto. Questo residuo ricco di nutrienti, se non gestito correttamente, può rappresentare sfide ambientali e logistiche. Poiché il Sudafrica cerca soluzioni sostenibili per i suoi rifiuti industriali e per raggiungere i suoi obiettivi di energia rinnovabile, la conversione dei residui di distilleria in biogas presenta un'opportunità promettente. Questo articolo illustra come una progettazione avanzata di impianti a biogas sfrutti il processo CSTR per trasformare i residui di distilleria in biogas, supportata da soluzioni di stoccaggio avanzate come i serbatoi GFS.

In Sudafrica, i residui di distilleria provengono dalla produzione di bevande alcoliche e bioetanolo. Durante il processo di fermentazione e distillazione, cereali come mais, grano, orzo o melassa di canna da zucchero vengono fermentati per produrre alcol. Il materiale rimanente, noto come residui di distilleria, è un residuo ricco di nutrienti che contiene proteine, fibre, grassi e minerali. Questo flusso di rifiuti è caratterizzato da un elevato contenuto di umidità, un elevato carico organico e una natura in rapida decomposizione. In Sudafrica, la concentrazione di distillerie e impianti di bioetanolo crea punti caldi localizzati di generazione di residui di distilleria, rendendoli un substrato ideale per la digestione anaerobica. L'alto contenuto di solidi volatili e la ricchezza di nutrienti dei residui di distilleria li rendono un eccellente substrato per la produzione di biogas.

La conversione dei residui di distilleria in biogas avviene tramite digestione anaerobica, un processo naturale in cui i microrganismi decompongono la materia organica in assenza di ossigeno. Il processo inizia con la raccolta e il pre-trattamento dei residui di distilleria, inclusa la diluizione con acqua per raggiungere la concentrazione ottimale di solidi. Il substrato viene quindi immesso in un reattore anaerobico sigillato. All'interno del reattore avvengono una serie di reazioni biochimiche: idrolisi, acidogenesi, acetogenesi e metanogenesi, che convertono i polimeri organici complessi in molecole più semplici, producendo infine biogas. Il biogas viene quindi raccolto, purificato e stoccato per essere utilizzato nella generazione di elettricità, calore o combustibile per cucinare. Il digestato residuo è un prezioso bio-fertilizzante, ricco di nutrienti, che può essere utilizzato per migliorare la produttività agricola.

Il processo CSTR (Continuous Stirred-Tank Reactor) è una tecnologia fondamentale per il trattamento dei residui di distilleria. Il processo CSTR è una tecnologia di trattamento anaerobico che fa sì che le materie prime di fermentazione e i microrganismi siano completamente miscelati e fermentati in un serbatoio chiuso per produrre biogas. Il reattore CSTR è dotato di un dispositivo di agitazione meccanica. Alimentando in modo continuo o semi-continuo a una velocità costante, le acque reflue organiche con elevati solidi sospesi e alta concentrazione e i microrganismi anaerobici si trovano in uno stato di fermentazione relativamente completo e miscelato. Ciò degrada efficacemente la materia organica nelle acque reflue. La miscelazione continua garantisce una temperatura, un pH e una distribuzione dei nutrienti uniformi, ottimizzando l'ambiente per i batteri anaerobici, portando a elevate velocità di produzione di biogas e a un efficiente stabilizzazione dei rifiuti.

Affinché un progetto di biogas sia di successo e duraturo, la scelta dei serbatoi di stoccaggio e dei tetti è fondamentale. I serbatoi GFS, o serbatoi in vetro-fuso-su-acciaio, sono la soluzione ideale. Dopo la cottura a 820°C-930°C, il vetro fuso reagisce con la superficie della lamiera d'acciaio formando un legame inerte e inorganico. Questo combina la resistenza e la flessibilità dell'acciaio con l'eccezionale resistenza alla corrosione del vetro, rendendo i serbatoi GFS altamente resistenti agli elementi corrosivi presenti nei residui di distilleria. Il tetto a doppia membrana è la soluzione preferita per lo stoccaggio del biogas in condizioni operative normali. I suoi principali vantaggi includono l'ottimizzazione dei costi, poiché riduce direttamente il costo del tetto, e l'efficienza spaziale, poiché riduce significativamente l'area del pavimento e consente di risparmiare sui costi di costruzione delle fondamenta richiesti per il gasometro a terra.

Per soddisfare le varie esigenze dei progetti di stoccaggio di biogas e acqua, è disponibile una gamma di soluzioni personalizzabili per tetti e serbatoi.

Soluzioni per Tetti: I tetti a cupola geodetica in alluminio offrono un'elevata resistenza alla corrosione e ampie campate libere; i tetti in vetro-fuso-su-acciaio sono ermetici e utilizzati per il controllo degli odori; i tetti a membrana singola e doppia sono superiori per la raccolta del biogas; i tetti a piano a gronda in lega di alluminio sono un'opzione economica per lo stoccaggio dell'acqua; i tetti in acciaio inossidabile offrono prestazioni super anti-corrosione per ambienti difficili; e i tetti in FRP sono adatti per situazioni in cui l'ermeticità non è richiesta.

Soluzioni per Serbatoi: I serbatoi in acciaio zincato forniscono un rivestimento protettivo resistente e durevole; i serbatoi con rivestimento epossidico a fusione utilizzano tecnologie di rivestimento innovative di partner come AkzoNobel per una protezione superiore contro la corrosione; e i serbatoi in acciaio inossidabile (AISI 304/316) sono progettati per soddisfare i requisiti più stringenti per acqua e liquidi di elevata purezza.

Un impianto a biogas completamente funzionante richiede una serie di attrezzature ausiliarie per garantirne l'efficienza operativa e la sicurezza. Le attrezzature chiave includono:

• Gasometro: Per lo stoccaggio del biogas e il bilanciamento tra domanda e offerta.
• Membrana Nera: Utilizzata per coprire le lagune anaerobiche e controllare gli odori.
• Separatore Solido-Liquido: Per separare il digestato in frazioni solide e liquide per una più facile manipolazione.
• Sistema di Torcia: Per la combustione sicura del gas in eccesso o del gas di torcia.
• Pompa di Sollevamento: Per il trasferimento di liquami ad alto contenuto di solidi e acque reflue.
• Serbatoio di Disidratazione e Desolforazione: Per rimuovere il vapore acqueo e il solfuro di idrogeno (H2S) corrosivo dal biogas.
• Macchina per la Disidratazione dei Fanghi a Vite: Per un efficiente disidratazione dei fanghi prodotti durante il processo.

Center Enamel è un fornitore leader che offre soluzioni complete per progetti di conversione di residui di distilleria in biogas. I loro vantaggi come fornitore di soluzioni complete includono:

• Servizio EPC: Offre servizi completi di Ingegneria, Approvvigionamento e Costruzione per garantire un ciclo di vita del progetto senza interruzioni.
• Pacchetto di Processo: Fornisce una progettazione di processo ottimizzata su misura per le caratteristiche specifiche dei residui di distilleria.
• Fornitura di Attrezzature: Produzione e fornitura di serbatoi GFS di alta qualità, tetti e tutte le attrezzature ausiliarie necessarie.
• Certificazioni: Aderisce ai più elevati standard internazionali con certificazioni tra cui CE/EN1090, ISO9001, NSF61, WARS, EN28765 e standard di progettazione come AWWA D103, OSHA ed EuroCode.

Per l'industria delle bevande e del bioetanolo del Sudafrica, la conversione dei residui di distilleria in biogas è una mossa strategica verso la sostenibilità e il recupero delle risorse. Impiegando il processo CSTR e utilizzando infrastrutture durevoli come i serbatoi GFS e i tetti a doppia membrana, un fornitore dedicato può fornire un impianto a biogas affidabile ed efficiente. Questo approccio mitiga efficacemente l'inquinamento ambientale, riduce la dipendenza dai combustibili fossili e produce prezioso bio-fertilizzante, creando uno scenario vantaggioso sia per l'industria che per l'ambiente.