Bio.Ret.E. - Fondazione Politecnico di Milano

Trattamenti di depurazione
Rimozione dell’H 2 S
Derivante dalla degradazione delle proteine, l’idrogeno solforato costituisce uno delle componenti in traccia del gas prodotto dalla digestione anaerobica della
sostanza organica. La sua elevata corrosività ne rende necessario un adeguato controllo, finalizzato a preservare l’integrità delle linee di trasporto e depurazione
e delle utenze termiche di utilizzo finale, nelle quali la combustione può produrre miscele gassose acide potenzialmente dannose per i materiali. La sua
rimozione è generalmente ottenuta combinando interventi che ne riducono la formazione direttamente nel reattore anaerobico e trattamenti di depurazione
del gas grezzo prodotto dal processo.
Interventi diretti in fase di digestione
Le alternative disponibili sono di tipo biologico e chimico-fisico. Nel primo caso, si sfruttano le capacità di taluni micro-organismi autotrofi (principalmente
della famiglia dei thiobacilli) di ossidare i solfuri a zolfo elementare e solfati secondo le seguenti reazioni:
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2 H S + O → 2 S + 2 H O
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H S + 2 O → H SO 2 2 2 4
I ceppi batterici coinvolti, normalmente presenti nel digestato, richiedono ossigeno libero per poter condurre la conversione. Il processo può pertanto essere
attivato direttamente nel reattore anaerobico, immettendo aria in condizioni controllate tramite il flusso di ricircolo del biogas: interventi di questo tipo,
condotti con percentuali di aria comprese tra 2-3%, consentono di ottenere livelli di rimozione dei solfuri fino al 95% con concentrazioni residue di circa 50
ppm come H S (6). Il controllo dell’aria immessa richiede particolare attenzione per esigenze processistiche e di sicurezza, ad evitare la formazione di miscele
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esplosive all’interno del reattore. In talune soluzioni costruttive, l’attività biologica viene ulteriormente favorita installando supporti artificiali (reti metalliche)
sotto la copertura dei digestori, che fungono da superfici di attecchimento per la biomassa aerobica.
I processi chimico-fisici si basano sulla precipitazione dell’H S come solfuro insolubile, normalmente ottenuta tramite il dosaggio di cloruro ferrico. Tale
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metodo, che consente di ottenere concentrazioni residue di H S nel biogas dell’ordine di 150 ppm (6), viene sopratutto applicato come trattamento di sgros-
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satura nei casi in cui le caratteristiche del materiale organico trattato (alto contenuto di proteine) determinano consistenti presenze di acido solfidrico: di
conseguenza, esso richiede di norma post-trattamenti di affinamento per la rimozione delle concentrazioni residue nel gas prodotto.
Trattamenti separati
Le alternativi disponibili contano sistemi basati sull’assorbimento fisico e chimico, sull’adsorbimento, sulla conversione chimica e sulla biofiltrazione.
Le tecniche di assorbimento fisico consistono in sistemi che separano l’acido solfidrico dal biogas sfruttandone la solubilità in un opportuno liquido, costituito
generalmente da acqua o da soluzioni acquose di reagenti, generalmente glicoli (PEG - PoliEtilenGlicole). Il processo, condotto tramite un lavaggio
in colonna dove si incontrano in contro-corrente il flusso di biogas ed il liquido, permette di raggiungere concentrazioni residue di H S nel biogas trattato
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dell’ordine di 1 ppm (6). Analoga configurazione, come si vedrà meglio in seguito, può essere adottata per la rimozione della CO , anch’essa particolarmente
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solubile in acqua e PEG: il sistema viene così di norma utilizzato per la rimozione contestuale di CO e H S, mentre il processo selettivo per la sola rimozione
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dell’acido, seppur tecnicamente possibile, non trova applicazione per questioni di carattere economico.
Nell’assorbimento chimico, la rimozione dell’H S viene incrementata rispetto al processo puramente fisico utilizzando soluzioni alcaline di idrossido di sodio,
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con formazione di solfuro di sodio insolubile che, intervenendo sull’equilibrio della reazione di dissoluzione dell’H S in fase acquosa, ne favorisce la separaz-
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ione dal gas. Il processo permette così di ridurre la quantità di liquido necessaria, con un conseguente contenimento dei volumi dei reattori a discapito, però,
del consumo di reagente e della necessità di smaltimento della soluzione esausta contenente solfuro di sodio, non suscettibile di interventi di rigenerazione.
Le tecnologie di adsorbimento utilizzano carboni attivi impregnati con additivi (ioduro o permanganato di potassio, ossidi di zinco) che agiscono da catalizza-