Nell'articolo La conducibilità elettrica nel controllo degli impianti di biogas l'autore ha sollevato diversi dubbi sul metodo in questione e sulla logica utilizzata dai suoi creatori.
L'obiezione principale al metodo pubblicato nell'Informatore agrario è che, a parità di conducibilità elettrica, il fattore che influisce negativamente sull'attività batterica è la concentrazione di cloruro di sodio (ClNa).
I dubbi dell'autore erano stati confermati in parte da prove realizzate in laboratorio, nelle quali la conducibilità del digestato era stata aumentata mediante aggiunta di altri sali, diversi dal ClNa.
Durante tali prove erano stati raggiunti risultati contraddittori: da una parte l'attività metanogenica era cresciuta con l'aggiunta di sali di potassio e magnesio, mentre l'attività idrolitica sembrava diminuire, ma tale diminuzione sembrava essere un effetto dell'aumento di produttività del bianco, piuttosto che una effettiva diminuzione della resa del campione. Un errore indotto dal metodo dunque.
L'autore ha potuto ripetere le prove in condizioni più realistiche grazie ad un lettore che gli ha gentilmente fornito un campione di digestato del suo impianto, caratterizzato da una conducibilità elettrica un po' più alta della media.
In questo caso il dispositivo sperimentale è stato costituito da un reattore in bianco e un reattore con 6 g di cellulosa, inoculati con 450 ml di digestato filtrato "naturale", avente 26 mS/cm e pH=7,54. Parallelamente, altri due reattori omologhi sono stati caricati con 450 ml di digestato diluito al 50% con acqua distillata, quindi avente una conducibilità elettrica pari 13 mS/cm e pH=7,42.
Il secondo reattore di prova è stato caricato con 3 g di cellulosa, per mantenere inalterato il rapporto di solidi volatili in entrambe le prove.
La temperatura di incubazione di entrambe le coppie di reattori è stata la stessa dell'impianto dal quale proviene il digestato, pari a 40 °C.
Si è mantenuta una agitazione costante, per replicare il più esattamente possibile le reali condizioni di esercizio dell'impianto.
La Figura 1 mostra il risultato della prova. L'errore o incertezza strumentale è risultato pari a ± 1,1%.
Conclusioni
Secondo i risultati ottenuti dal Crpa mediante prove con "soluzione salina di riferimento" (contenente ClNa), un digestato avente una conducibilità attorno a 25 mS/cm dovrebbe perdere circa 20% della sua capacità metanigena. L'inoculo utilizzato nelle prove presentate in questo articolo ha una conducibilità pari a 26 mS/cm, risultante dalle reali condizioni di operazione dell'impianto, cioè i minerali contenuti nelle biomasse e il ricircolo di digestato come acqua di alimentazione.
Si esclude a priori la presenza di quantità elevate di ClNa, tranne quello naturalmente contenuto nelle biomasse.
Nelle prove riportate nella Figura 1 non si osserva alcuna diminuzione dell'attività idrolitica di tale digestato, che risulta del tutto normale nonostante la forma della curva di produzione di metano sia una sigmoide un po' distorta. Contrariamente a quanto si potrebbe presupporre dallo studio condotto dal Crpa e pubblicato dall'Informatore agrario nel 2014, il digestato diluito al 50% e quindi avente una conducibilità elettrica "nella norma" (13 mS/cm) ha reso leggermente di meno, anche se la sua attività biologica si può comunque considerare accettabile.
La differenza di resa osservata fra entrambi i gruppi di reattori - pari al 6% - è maggiore dell'incertezza strumentale calcolata per la prova in questione - pari all'1,2% - per cui siamo certi che il digestato con minore conducibilità ha effettivamente una attività idrolitica minore rispetto a quello "naturale" e non si tratta di errori imputabili allo strumento o al laboratorio.
La curva di produzione di metano del reattore con digestato diluito mostra un inizio più veloce rispetto al reattore di controllo, ma poi si osserva una inflessione a partire dal 4° giorno. Da questo punto fino al 9° giorno si osserva che la curva è concava verso l'alto. Ciò sta a indicare una parziale inibizione.
La causa di tale comportamento è probabilmente la seguente: diluendo il digestato con acqua distillata con lo scopo di dimezzare la conducibilità, si dimezza inevitabilmente anche l'alcalinità dello stesso. Mancando alcalinità, la fermentazione della cellulosa probabilmente ha abbassato un po' il pH, frenando leggermente l'attività delle Archaea metanigene.
A partire dal 9° giorno l'eccesso di acidi è stato consumato dalle Archaea metanigene ed entrambe le curve di produzione specifica diventano perfettamente parallele.
Possiamo ragionevolmente concludere che la misurazione della conducibilità elettrica del digestato non è un parametro affidabile per diagnosticare o prevenire eventuali problemi biologici nell'impianto di biogas.
Facendo una analogia con il settore medico, possiamo comparare la misurazione della conducibilità elettrica al controllo della tensione arteriale: una tensione più alta o più bassa rispetto alla norma non necessariamente sta a indicare una patologia in atto, e reciprocamente, una infezione o altro tipo di patologia non necessariamente si può diagnosticare misurando la tensione arteriale.
La conducibilità elettrica ha dunque un valore puramente indicativo, come il pH o il Fos/Tac, e va vista nell'insieme.
L'unico modo di diagnosticare la robustezza dell'attività biologica dell'impianto è misurarla direttamente mediante una prova di Bmp con substrati di riferimento.
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L'obiezione principale al metodo pubblicato nell'Informatore agrario è che, a parità di conducibilità elettrica, il fattore che influisce negativamente sull'attività batterica è la concentrazione di cloruro di sodio (ClNa).
I dubbi dell'autore erano stati confermati in parte da prove realizzate in laboratorio, nelle quali la conducibilità del digestato era stata aumentata mediante aggiunta di altri sali, diversi dal ClNa.
Durante tali prove erano stati raggiunti risultati contraddittori: da una parte l'attività metanogenica era cresciuta con l'aggiunta di sali di potassio e magnesio, mentre l'attività idrolitica sembrava diminuire, ma tale diminuzione sembrava essere un effetto dell'aumento di produttività del bianco, piuttosto che una effettiva diminuzione della resa del campione. Un errore indotto dal metodo dunque.
L'autore ha potuto ripetere le prove in condizioni più realistiche grazie ad un lettore che gli ha gentilmente fornito un campione di digestato del suo impianto, caratterizzato da una conducibilità elettrica un po' più alta della media.
In questo caso il dispositivo sperimentale è stato costituito da un reattore in bianco e un reattore con 6 g di cellulosa, inoculati con 450 ml di digestato filtrato "naturale", avente 26 mS/cm e pH=7,54. Parallelamente, altri due reattori omologhi sono stati caricati con 450 ml di digestato diluito al 50% con acqua distillata, quindi avente una conducibilità elettrica pari 13 mS/cm e pH=7,42.
Il secondo reattore di prova è stato caricato con 3 g di cellulosa, per mantenere inalterato il rapporto di solidi volatili in entrambe le prove.
La temperatura di incubazione di entrambe le coppie di reattori è stata la stessa dell'impianto dal quale proviene il digestato, pari a 40 °C.
Si è mantenuta una agitazione costante, per replicare il più esattamente possibile le reali condizioni di esercizio dell'impianto.
La Figura 1 mostra il risultato della prova. L'errore o incertezza strumentale è risultato pari a ± 1,1%.
Figura 1: Digestione della cellulosa con due inoculi aventi diversa conducibilità elettrica
Conclusioni
Secondo i risultati ottenuti dal Crpa mediante prove con "soluzione salina di riferimento" (contenente ClNa), un digestato avente una conducibilità attorno a 25 mS/cm dovrebbe perdere circa 20% della sua capacità metanigena. L'inoculo utilizzato nelle prove presentate in questo articolo ha una conducibilità pari a 26 mS/cm, risultante dalle reali condizioni di operazione dell'impianto, cioè i minerali contenuti nelle biomasse e il ricircolo di digestato come acqua di alimentazione.
Si esclude a priori la presenza di quantità elevate di ClNa, tranne quello naturalmente contenuto nelle biomasse.
Nelle prove riportate nella Figura 1 non si osserva alcuna diminuzione dell'attività idrolitica di tale digestato, che risulta del tutto normale nonostante la forma della curva di produzione di metano sia una sigmoide un po' distorta. Contrariamente a quanto si potrebbe presupporre dallo studio condotto dal Crpa e pubblicato dall'Informatore agrario nel 2014, il digestato diluito al 50% e quindi avente una conducibilità elettrica "nella norma" (13 mS/cm) ha reso leggermente di meno, anche se la sua attività biologica si può comunque considerare accettabile.
La differenza di resa osservata fra entrambi i gruppi di reattori - pari al 6% - è maggiore dell'incertezza strumentale calcolata per la prova in questione - pari all'1,2% - per cui siamo certi che il digestato con minore conducibilità ha effettivamente una attività idrolitica minore rispetto a quello "naturale" e non si tratta di errori imputabili allo strumento o al laboratorio.
La curva di produzione di metano del reattore con digestato diluito mostra un inizio più veloce rispetto al reattore di controllo, ma poi si osserva una inflessione a partire dal 4° giorno. Da questo punto fino al 9° giorno si osserva che la curva è concava verso l'alto. Ciò sta a indicare una parziale inibizione.
La causa di tale comportamento è probabilmente la seguente: diluendo il digestato con acqua distillata con lo scopo di dimezzare la conducibilità, si dimezza inevitabilmente anche l'alcalinità dello stesso. Mancando alcalinità, la fermentazione della cellulosa probabilmente ha abbassato un po' il pH, frenando leggermente l'attività delle Archaea metanigene.
A partire dal 9° giorno l'eccesso di acidi è stato consumato dalle Archaea metanigene ed entrambe le curve di produzione specifica diventano perfettamente parallele.
Possiamo ragionevolmente concludere che la misurazione della conducibilità elettrica del digestato non è un parametro affidabile per diagnosticare o prevenire eventuali problemi biologici nell'impianto di biogas.
Facendo una analogia con il settore medico, possiamo comparare la misurazione della conducibilità elettrica al controllo della tensione arteriale: una tensione più alta o più bassa rispetto alla norma non necessariamente sta a indicare una patologia in atto, e reciprocamente, una infezione o altro tipo di patologia non necessariamente si può diagnosticare misurando la tensione arteriale.
La conducibilità elettrica ha dunque un valore puramente indicativo, come il pH o il Fos/Tac, e va vista nell'insieme.
L'unico modo di diagnosticare la robustezza dell'attività biologica dell'impianto è misurarla direttamente mediante una prova di Bmp con substrati di riferimento.
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