La conversione di substrati organici complessi in metano, attraverso la digestione anaerobica (DA), avviene attraverso una catena trofica anaerobica alla quale partecipano diversi gruppi di microrganismi che si differenziano sia per i substrati metabolizzati che per i prodotti che ne derivano. La temperatura, in questo processo, rappresenta un parametro estremamente importante poiché provoca un radicale cambiamento nella composizione della comunità batterica e dunque una variazione nelle velocità di reazione. Scopo del presente lavoro è di confrontare le caratteristiche chimiche e spettroscopiche dei digestati (D) ottenuti dalla frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) e dei fanghi di depurazione (FD) miscelati nel rapporto 1:1 in regime mesofilo a 35°C (FORSU1m e FORSU2m, FD1m e FD2m) e in regime termofilo a 55°C (FORSU3t e FD3t). D1m, D2m, D1t, D2t e D3t rappresentano i corrispondenti digestati. La sperimentazione condotta in termofilia ha mostrato i risultati migliori e più promettenti in termini di produzione di biogas. Inoltre, rispetto alla fase mesofila, è stata ottenuta una maggiore riduzione dei solidi volatili, mentre l’aumento di temperatura ha comportato una diminuzione dei tenori di TOC nelle matrici in uscita. La DA in termofilia provoca un maggior decremento di HA+FA ma permette di ottenere, pur con perdite di frazione umica, un aumento del grado complessivo di umificazione. Tutti i campioni in ingresso e i digestati sono stati analizzati in spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR), spettroscopia di fluorescenza convenzionale in eccitazione, emissione e scansione sincrona, fluorescenza tridimensionale sotto forma di matrici contour (EEM). Lo spettro FTIR dell’ FD3t mostra un contenuto iniziale di inerti inferiore rispetto agli altri FD e questo si ripercuote anche nei D ottenuti in regime termofilo (stesso andamento degli spettri FTIR). Negli spettri in scansione sincronica e in emissione dei campioni di entrambe le serie si osserva lo stesso andamento: gli spettri dei D presentano dei massimi spostati a maggiore lunghezza d’onda rispetto alle matrici in entrata. In particolare, i massimi dei Dt sono spostati a λ maggiori rispetto ai Dm. Questo risultato conferma il fatto che i D presentano un struttura molecolare più complessa delle matrici di partenza e il processo in regime termofilo raggiunge livelli ossidativi più spinti rispetto a quelli raggiunti in mesofilia.

Digestione anaerobica di residui solidi urbani e fanghi di depurazione: confronto chimico e spettroscopico tra digestati ottenuti in mesofilia e digestati ottenuti in termofilia.

BUSCAROLI, ALESSANDRO;
2011

Abstract

La conversione di substrati organici complessi in metano, attraverso la digestione anaerobica (DA), avviene attraverso una catena trofica anaerobica alla quale partecipano diversi gruppi di microrganismi che si differenziano sia per i substrati metabolizzati che per i prodotti che ne derivano. La temperatura, in questo processo, rappresenta un parametro estremamente importante poiché provoca un radicale cambiamento nella composizione della comunità batterica e dunque una variazione nelle velocità di reazione. Scopo del presente lavoro è di confrontare le caratteristiche chimiche e spettroscopiche dei digestati (D) ottenuti dalla frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) e dei fanghi di depurazione (FD) miscelati nel rapporto 1:1 in regime mesofilo a 35°C (FORSU1m e FORSU2m, FD1m e FD2m) e in regime termofilo a 55°C (FORSU3t e FD3t). D1m, D2m, D1t, D2t e D3t rappresentano i corrispondenti digestati. La sperimentazione condotta in termofilia ha mostrato i risultati migliori e più promettenti in termini di produzione di biogas. Inoltre, rispetto alla fase mesofila, è stata ottenuta una maggiore riduzione dei solidi volatili, mentre l’aumento di temperatura ha comportato una diminuzione dei tenori di TOC nelle matrici in uscita. La DA in termofilia provoca un maggior decremento di HA+FA ma permette di ottenere, pur con perdite di frazione umica, un aumento del grado complessivo di umificazione. Tutti i campioni in ingresso e i digestati sono stati analizzati in spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR), spettroscopia di fluorescenza convenzionale in eccitazione, emissione e scansione sincrona, fluorescenza tridimensionale sotto forma di matrici contour (EEM). Lo spettro FTIR dell’ FD3t mostra un contenuto iniziale di inerti inferiore rispetto agli altri FD e questo si ripercuote anche nei D ottenuti in regime termofilo (stesso andamento degli spettri FTIR). Negli spettri in scansione sincronica e in emissione dei campioni di entrambe le serie si osserva lo stesso andamento: gli spettri dei D presentano dei massimi spostati a maggiore lunghezza d’onda rispetto alle matrici in entrata. In particolare, i massimi dei Dt sono spostati a λ maggiori rispetto ai Dm. Questo risultato conferma il fatto che i D presentano un struttura molecolare più complessa delle matrici di partenza e il processo in regime termofilo raggiunge livelli ossidativi più spinti rispetto a quelli raggiunti in mesofilia.
Relazione suolo-pianta e qualità delle produzioni
71
71
Provenzano M. R.; Malerba D.; Buscaroli A.; Senesi N.
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