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Una Mano per i Bambini

Pubblicata la bozza della norma UNI 1601755 sul potenziale metanigeno

E' decisamente migliore della VDI 4630, ma ancora da correggere. A cura di Mario A. Rosato

Mario A. Rosato di Mario A. Rosato

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Un impianto di biogas
Fonte foto: © Maren Winter - Fotolia

Il potenziale metanigeno (Bmp) è il parametro fondamentale per la selezione, la negoziazione del prezzo ed il controllo della qualità delle biomasse per la digestione anaerobica. Nel contempo, è un parametro molto elusivo da quantificare perché il suo valore non è direttamente misurabile ma risulta da un calcolo, basato su più grandezze, misurate ciascuna con un certo margine di errore.
Da almeno un decennio, ricercatori ed enti di normazione tentano di definire, invano, un protocollo di prova che consenta di ottenere non solo risultati affidabili, ma soprattutto una maggiore uniformità e comparabilità fra valori misurati da laboratori diversi.

Storicamente, la prima norma sul metodo di misura del Bmp specificamente per la valorizzazione energetica delle biomasse e dei sottoprodotti per la digestione anaerobica, quindi per il mercato del biogas, è stata la VDI 4630.
I punti deboli e le disposizioni inutili contenuti nella stessa sono già stati trattati in due articoli dello stesso autore: Focus critico sulla norma VDI 4630/2014 - I Parte e II Parte.

La Commissione tecnica 284 del Cti (Comitato termotecnico italiano) ha lavorato duramente per quasi due anni per la stesura di una norma nazionale, contenente un metodo di prova più funzionale e meno oneroso di quello tedesco, e possibilmente più accurato e preciso. Il risultato è la bozza di norma UNI 1601755, che fino al 19/06/2017 si può scaricare gratuitamente da questo link.
Il motivo per il quale una bozza di norma è resa accessibile al pubblico, anche se per un periodo limitato di tempo, è la conseguenza del meccanismo partecipativo adottato dalla legislazione italiana.

La promulgazione di una norma tecnica prevede tre fasi: redazione della bozza da una commissione ristretta di esperti in materia, poi discussione interna condotta dall'ente normatore e, infine, indagine pubblica per le istanze di modifica e integrazione.
Attualmente il processo è in corso, pertanto ogni persona, o azienda portatrice di interesse, ha il diritto e il dovere di valutarne il contenuto nonché di inviare le proprie osservazioni, utilizzando l'apposito modulo messo a disposizione dall'UNI nel seguente link, entro le ore 12:00 del 19/06/2017.
La terza fase avviene dopo l'indagine pubblica. Se commenti, obiezioni e richieste di correzione saranno pochi, ben fondati e condivisibili, allora la bozza potrà essere integrata ed essere approvata come norma. Se commenti e obiezioni intaccassero l'affidabilità della norma, allora questa verrebbe rispedita alla Commissione tecnica per il suo riesame.

Le nuove norme subiscono poi un periodo di "rodaggio" di due anni, nei quali l'UNI esamina i risultati e valuta eventuali ricorsi e contenziosi. Trascorso quel periodo di prova, la norma può subire una revisione profonda e nuovamente essere sottoposta a indagine pubblica, oppure essere definitivamente confermata tale e quale.
 

Le migliorie della norma italiana rispetto a quella tedesca

La norma in questione sarà la prima a fare una netta distinzione fra precisione e accuratezza. Il costo della prova del Bmp sarà dunque minore se realizzato secondo il protocollo UNI, perché basterà un minimo di tre reattori (uno in bianco e due repliche) o preferibilmente quattro (due bianchi e due repliche) per ottenere dei risultati affidabili.
Ricordiamo che la norma VDI 4630 richiede almeno otto reattori (tre bianchi, tre repliche e due controlli positivi). Secondo la bozza di protocollo UNI in questione il controllo positivo non è obbligatorio per tutte le prove, ma sarà il laboratorio ad essere tenuto a verificare periodicamente l'attività del suo inoculo e il buon funzionamento delle apparecchiature di misura, realizzando prove di riferimento con acetato di sodio e con cellulosa.

Rispetto alla VDI 4630, che include una insalata di scopi, la bozza UNI è molto chiara e concisa: il metodo proposto vale solo per misurare il potenziale metanigeno della digestione anaerobica ad umido mediante il metodo batch, con lo scopo di determinarne le potenzialità energetiche e dunque economiche dei sottoprodotti.
Pertanto, nessuna polemica sulla digestione "a secco" o "semisecco", né estrapolazioni tirate per i capelli sulle emissioni di gas serra, né prove in impianto, né, infine, prove da laboratorio con reattori in continuo.

La norma UNI bandisce, finalmente, alcune consuetudini inutili ereditate dalla "letteratura" scientifica e dalle norme sul Bmp, non pertinenti al biogas agricolo (applicabili alle prove sui fanghi fognari). Il nuovo protocollo è pensato per snellire la procedura della prova, migliorando l'applicazione pratica dei risultati. In altri termini, sono messe al bando tutte le prove inaffidabili, invece ammesse dalla VDI 4630.

Pertanto, non saranno più valide le seguenti prove:
  • di tipo teorico o parametrico (cioè, calcolare il Bmp con una formula teorica anziché misurarlo con una prova biologica);
  • realizzate con reattori di volume inferiore a 500 cm3 (mai più siringhe Hohenheim, eudiometri da zuccherificio o similari);
  • realizzate con sensori barometrici aventi incertezza di misura superiore all'1,5% del fondo scala (dunque mai più manometri meccanici "da officina");
  • con dispersione dei valori delle due repliche (o la deviazione standard nel caso di più repliche) superiore al 5% per i substrati liquidi o al 10% per i substrati solidi;
  • quando la produzione specifica del bianco superi 50 Nm3/kg SV (errore tipografico, come vedremo in seguito, ma se applicato correttamente è importante per minimizzare gli errori).

Rispetto alla VDI 4630, che ammette le misurazioni del "biogas totale" - aprendo dunque la porta a malintesi e pubblicità truffaldine di "biomasse miracolose" - le prove realizzate a norma UNI dovranno misurare effettivamente il volume netto di metano oppure, in alternativa, misurare il volume di biogas lordo e anche la sua composizione, che va dichiarata obbligatoriamente nel rapporto di prova.
 

Le contraddizioni e gli aspetti ancora da correggere

La bozza di norma contiene ancora alcuni elementi contradditori, molti errori tipografici, e qualche contraddizione concettuale, che ne inficiano la superiorità potenziale rispetto alla VDI 4630.
Vediamo velocemente i più grossolani.

Errori tipografici gravi, in quanto si ripercuotono sull'immagine dell'UNI e sulla qualità dei risultati ottenuti con le prove
Il titolo della norma finisce in modo piuttosto sgrammaticato: "matrici in alimento". La locuzione più italiana sarebbe: "matrici di alimentazione". O meglio ancora, "matrici per l'alimentazione degli impianti di biogas", frase più lunga, ma che non lascerebbe spazio a eventuali interpretazioni truffaldine; ragionamento giustificato se consideriamo che in Italia la legislazione accomuna gli impianti a combustione di biomasse con quelli di digestione anaerobica.
Peggiore della precedente è la traduzione maccheronica del titolo in inglese: Matrix into foodstuffs (sic!!!). Per la cronaca, la traduzione giusta sarebbe "Feedstock for biogas plants".

Al punto 4.8 osserviamo che uno dei criteri di accettabilità della prova è la produzione specifica del reattore in bianco inferiore a "50 Nm3/kg SV". Non esiste al mondo alcuna sostanza capace di tale Bmp, che tradotto in unità tecniche corrisponde a 50.000 m3/ton di solidi volatili.
In realtà, si tratta di un palese errore tipografico: noi laboratoristi sappiamo che un reattore in bianco non dovrebbe produrre più di 50 Nml/g di SV affinché l'incertezza del valore del Bmp rimanga al minimo.
Tale valore corrisponde a 50 Nl/kg SV, ovvero 0,050 Nm3/kg di SV in unità internazionali (SI), o, in unità tecniche, 50 Nm3/ton di SV.  Sembra una cosa da poco, ma se questo punto non venisse corretto, allora diventerebbe una disposizione di norma, ma tale errore inficerebbe tutte le prove.
In pratica, qualsiasi prova realizzata con un inoculo preparato in modo inadeguato, sarebbe accettabile perché sicuramente la produzione del bianco rimarrà sempre dentro il limite "accettabile", erroneamente definito dalla norma stessa nella sua versione attuale.

Ai punti 4.4.4 e 4.4.5 si parla indistintamente di peso e di volume. Tale consuetudine, tipica del mondo accademico, proviene dal considerare le biomasse e il digestato come aventi lo stesso peso specifico dell'acqua. Tale circostanza è abbastanza vera nel mercato della digestione anaerobica dei fanghi fognari, ma è assolutamente fuori luogo in una norma prevista fondamentalmente per il biogas da sottoprodotti agricoli! Per sapere esattamente quanto possiamo pagare una biomassa e quanta energia produrrà nel nostro impianto, dobbiamo pesare sia la biomassa che il digestato utilizzato per la prova, mai misurarli in funzione del volume.

Contraddizioni contenute nella bozza attuale e potenziali conflitti nel mercato dei sottoprodotti
La UNI 1601755 sarebbe la prima norma sul Bmp dei sottoprodotti agricoli ad includere gli elementi di analisi dell'incertezza di misura, ovverosia, la prima che faccia una distinzione esplicita fra accuratezza e precisione del valore del Bmp ottenuto da una prova. In Italia, ormai è d'obbligo normativo esprimere i valori delle misure e prove in laboratorio indicando anche il loro grado d'incertezza o margine d'errore (si veda in proposito, dello stesso autore, La nuova UNI CEI 70098-3: possibili ricadute sulla gestione degli impianti di biogas).
Orbene, la bozza UNI 1601755 include il capitolo sull'analisi dell'errore come un "allegato informativo", cioè non è cogente la sua applicazione, quindi il punto 5 della bozza, "Contenuto del rapporto di prova" non ottempera alle disposizioni della UNI CEI70098-3. Inoltre, la definizione del criterio di accettabilità in base alla dispersione fra le repliche non superiore a una certa percentuale induce il laboratorista allo stesso errore che ammetteva applicando la VDI 4630.

In definitiva, se non perverranno all'UNI le obiezioni su questo punto critico, la norma ammetterà come corretti tabelle e certificati di Bmp con valori potenzialmente soggetti a errori sistematici importanti.
In termini economici: gli acquirenti di biomasse saranno costretti a pagarle più del dovuto, ma senza avere la possibilità legale di contestare i valori di alcuni laboratori, che forniranno prove probabilmente "precise", ma in molti casi non "accurate".

Un'altra contraddizione appare evidente comparando il paragrafo 4.7.1 (metodo volumetrico) con il 4.7.2.
Il secondo, giustamente, definisce le caratteristiche minime di qualità dei sensori di pressione, il cui margine di errore non può superare l'1,5%. Il paragrafo 4.7.1 non specifica alcun margine di errore per i misuratori volumetrici, né stabilisce alcuna direttiva sulla normalizzazione del volume, introducendo un sistema ambiguo di "due pesi e due misure" il quale indurrebbe a potenziali conflitti nella compravendita di biomasse dovuti alla comparazione tra prove realizzate con i diversi metodi descritti.
Dovremmo esigere lo stesso margine di errore ammissibile per entrambi i metodi di valutazione del Bmp, affinché le prove fra diversi laboratori siano più direttamente comparabili.

Disposizioni inutili o questionabili, retaggi della "letteratura" accademica
Al punto 4.2-Gestione dell'inoculo, leggiamo che lo stesso "…deve essere conservato a 4°C…". Tale disposizione è del tutto inutile, in quanto i batteri anaerobici, se mantenuti in tali condizioni, non subiscono alcun danno. A dimostrazione di ciò, l'autore ha condotto la seguente prova su un campione di inoculo processato appena prelevato dall'impianto. La sua attività biologica è stata misurata mediante cellulosa di riferimento. Contemporaneamente, un altro campione identico - prelevato lo stesso giorno - è stato lasciato all'aperto durante un anno intero, subendo temperature fra -5°C e +35°C. Dopo un anno, ne è stata misurata l'attività biologica con la cellulosa della stessa partita (conservata appositamente durante un anno).

La Figura 1 mostra il risultato della prova. Il suo margine di errore totale è risultato pari al 2%, quindi le differenze fra entrambe le prove sono rilevanti, ma non così drammatiche come si aspetterebbe da un test condotto in modo così estremo. Osserviamo, anzi, che l'inoculo "affamato" durante un anno ha degradato la cellulosa più velocemente e in maggiore misura di quando non fosse capace quando era appena stato estratto dal digestore.

Figura 1: Attività biologica dell'inoculo fresco e lo stesso inoculo dopo un anno trascorso all'esterno

Al punto 4.4.7 troviamo tre "perle" insieme: i miti accademici del pH, dello spurgo dei reattori con del gas inerte - per togliere l'aria - e quello dell'agitazione dei reattori fatta in qualsiasi modo, o non fatta.

Per quanto riguarda l'influenza del pH, si veda l'articolo Prodotti chimici speciali per gli impianti di biogas: il bicarbonato.

Per quanto riguarda lo spurgo del volume di testa del reattore, la Figura 2 mostra una prova realizzata dall'autore, sempre con cellulosa, dalla quale si evince che, al contrario di quanto affermato nella "letteratura", un po' di ossigeno iniziale non inficia la validità della prova, almeno se realizzata con il metodo volumetrico (piccolo volume di testa del reattore) e con uno strumento ad alta risoluzione come l'Ampts, capace di rilevare differenze di 10 ml di metano. Anzi, osserviamo che la curva di produzione del reattore - non spurgato - ha una migliore cinetica di degradazione. Le differenze sono dentro al margine di errore strumentale della prova, quindi irrilevanti, circostanza riconfermata dal fatto che le curve si intersecano.

Figura 2: Influenza dello spurgo dell'aria previo alla prova.
Per inciso, secondo il vocabolario italiano Treccani, si dice "spurgo", non "flussaggio" come riporta la bozza di norma UNI, traduzione mal fatta dall'inglese to flush, appunto spurgare

Per quanto riguarda il terzo aspetto: l'agitazione, la norma dovrebbe essere precisa, invece lascia spazio a tutto e al contrario di tutto.
La Figura 3 mostra la differenza fra una prova realizzata con agitazione intermittente (1 minuto agitando, 2 minuti di pausa, per non superare il criterio di regolazione conosciuto come Unit Power) e una prova realizzata in assenza assoluta di agitazione (identico inoculo e cellulosa). 
La differenza è di gran lunga maggiore del margine di errore strumentale, quindi non è vero che l'agitazione influisce solamente "…sulla cinetica e la durata della prova" (sic). La mancanza di agitazione comporta una sottostima notevole del Bmp misurato.

Figura 3: Influenza dell'agitazione in una prova con cellulosa, realizzata secondo la bozza di norma UNI


Conclusioni

La lista completa degli errori - tipografici e non solo - della bozza di norma UNI 1601755 si trova nel seguente quadro riassuntivo scaricabile in pdf.
Invitiamo i portatori di interesse a trarre le proprie conclusioni e ad esprimere le loro opinioni, affinché la bozza venga adeguatamente corretta entro i termini, cioè prima di essere convertita in norma a tutti gli effetti.

Finora le aziende agricole sono state le grandi assenti del processo normativo, quindi solo facendo sentire la loro voce sarà possibile, finalmente, creare un mercato dei sottoprodotti da digestione anerobica con regole chiare, trasparenti e legalmente valide.

© AgroNotizie - riproduzione riservata

Fonte: Agronotizie

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Tag: biomasse biogas

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