Stati UnitiModifica
Con i molti benefici del biogas, sta iniziando a diventare una fonte popolare di energia e sta iniziando ad essere utilizzato maggiormente negli Stati Uniti. Nel 2003, gli Stati Uniti hanno consumato 43 TWh (147 mila miliardi di BTU) di energia dal “gas di discarica”, circa lo 0,6% del consumo totale di gas naturale degli Stati Uniti. Il biogas metano derivato dal letame di mucca è in fase di sperimentazione negli Stati Uniti. Secondo uno studio del 2008, raccolto dalla rivista Science and Children, il biogas metano derivato dal letame di mucca sarebbe sufficiente per produrre 100 miliardi di chilowattora sufficienti ad alimentare milioni di case in tutta l’America. Inoltre, il biogas metano è stato testato per dimostrare che può ridurre 99 milioni di tonnellate di emissioni di gas serra o circa il 4% dei gas serra prodotti dagli Stati Uniti.
Nel Vermont, per esempio, il biogas generato nelle fattorie lattiere è stato incluso nel programma CVPS Cow Power. Il programma è stato originariamente offerto dalla Central Vermont Public Service Corporation come una tariffa volontaria e ora, con una recente fusione con la Green Mountain Power, è diventato il GMP Cow Power Program. I clienti possono scegliere di pagare un premio sulla loro bolletta elettrica, e quel premio viene passato direttamente alle fattorie del programma. A Sheldon, Vermont, Green Mountain Dairy ha fornito energia rinnovabile come parte del programma Cow Power. È iniziato quando i fratelli proprietari della fattoria, Bill e Brian Rowell, hanno voluto affrontare alcune delle sfide di gestione del letame affrontate dalle fattorie lattiero-casearie, tra cui l’odore del letame e la disponibilità di nutrienti per le colture che devono crescere per nutrire gli animali. Hanno installato un digestore anaerobico per elaborare i rifiuti delle mucche e del centro di mungitura dalle loro 950 mucche per produrre energia rinnovabile, una lettiera per sostituire la segatura e un fertilizzante adatto alle piante. L’energia e gli attributi ambientali sono venduti al programma GMP Cow Power. In media, il sistema gestito dai Rowells produce abbastanza elettricità per alimentare da 300 a 350 altre case. La capacità del generatore è di circa 300 kilowatt.
A Hereford, Texas, il letame delle mucche viene usato per alimentare una centrale elettrica a etanolo. Passando al biogas metano, la centrale di etanolo ha risparmiato 1000 barili di petrolio al giorno. Nel complesso, la centrale ha ridotto i costi di trasporto e aprirà molti altri posti di lavoro per le future centrali elettriche che si baseranno sul biogas.
A Oakley, Kansas, un impianto di etanolo considerato uno dei più grandi impianti di biogas del Nord America sta usando il sistema integrato di utilizzo del letame “IMUS” per produrre calore per le sue caldaie utilizzando il letame degli allevamenti, i prodotti organici comunali e i rifiuti dell’impianto di etanolo. A piena capacità l’impianto dovrebbe sostituire il 90% del combustibile fossile utilizzato nel processo di produzione di etanolo e metanolo.
In California, la Southern California Gas Company ha sostenuto la necessità di mescolare il biogas nei gasdotti di gas naturale esistenti. Tuttavia, i funzionari statali californiani hanno preso la posizione che il biogas è “meglio usato in settori dell’economia difficili da elettrificare – come l’aviazione, l’industria pesante e i camion a lungo raggio”. Allo stesso modo, lo sterco di mucca, vari materiali vegetali come il residuo dopo il raccolto delle colture
EuropaModifica
Il livello di sviluppo varia notevolmente in Europa. Mentre paesi come la Germania, l’Austria e la Svezia sono abbastanza avanzati nell’uso del biogas, c’è un vasto potenziale per questa fonte di energia rinnovabile nel resto del continente, specialmente nell’Europa orientale. Quadri legali diversi, schemi educativi e la disponibilità di tecnologia sono tra le ragioni principali di questo potenziale non sfruttato. Un’altra sfida per l’ulteriore progressione del biogas è stata la percezione pubblica negativa.
Nel febbraio 2009, la European Biogas Association (EBA) è stata fondata a Bruxelles come organizzazione no-profit per promuovere la diffusione della produzione e dell’uso sostenibile del biogas in Europa. La strategia dell’EBA definisce tre priorità: stabilire il biogas come una parte importante del mix energetico europeo, promuovere la separazione alla fonte dei rifiuti domestici per aumentare il potenziale di gas, e sostenere la produzione di biometano come carburante per veicoli. Nel luglio 2013, aveva 60 membri da 24 paesi in tutta Europa.
UKEdit
A settembre 2013, ci sono circa 130 impianti di biogas non fognari nel Regno Unito. La maggior parte sono in azienda, e alcuni impianti più grandi esistono fuori dall’azienda, che prendono rifiuti alimentari e di consumo.
Il 5 ottobre 2010, il biogas è stato iniettato nella rete del gas del Regno Unito per la prima volta. Le acque reflue di oltre 30.000 case dell’Oxfordshire vengono inviate agli impianti di trattamento delle acque reflue di Didcot, dove vengono trattate in un digestore anaerobico per produrre biogas, che viene poi pulito per fornire gas a circa 200 case.
Nel 2015 la società Green-Energy Ecotricity ha annunciato i suoi piani per costruire tre digestori per l’iniezione in rete”.
ItaliaModifica
In Italia l’industria del biogas è partita nel 2008, grazie all’introduzione di tariffe di alimentazione vantaggiose. In seguito sono state sostituite da premi di alimentazione e la preferenza è stata data ai sottoprodotti e agli scarti dell’agricoltura e portando alla stagnazione della produzione di biogas e di calore ed elettricità derivati dal 2012.A settembre 2018, in Italia ci sono più di 200 impianti di biogas con una produzione di circa 1,2GW
GermaniaEdit
La Germania è il più grande produttore di biogas in Europa e il leader di mercato nella tecnologia del biogas. Nel 2010 c’erano 5.905 impianti di biogas in funzione in tutto il paese: La Bassa Sassonia, la Baviera e gli stati federali orientali sono le regioni principali. La maggior parte di questi impianti sono impiegati come centrali elettriche. Di solito gli impianti di biogas sono collegati direttamente con un CHP che produce energia elettrica bruciando il bio metano. L’energia elettrica viene poi immessa nella rete elettrica pubblica. Nel 2010, la capacità elettrica totale installata di queste centrali era di 2.291 MW. La fornitura di elettricità è stata di circa 12,8 TWh, che è il 12,6% del totale dell’elettricità rinnovabile generata.
Il biogas in Germania è principalmente estratto dalla co-fermentazione di colture energetiche (chiamate ‘NawaRo’, un’abbreviazione di nachwachsende Rohstoffe, tedesco per risorse rinnovabili) mescolate con letame. La principale coltura utilizzata è il mais. Anche i rifiuti organici e i residui industriali e agricoli come i rifiuti dell’industria alimentare sono usati per la produzione di biogas. A questo proposito, la produzione di biogas in Germania differisce significativamente dal Regno Unito, dove il biogas generato dalle discariche è più comune.
La produzione di biogas in Germania si è sviluppata rapidamente negli ultimi 20 anni. La ragione principale è il quadro giuridico creato. Il sostegno del governo alle energie rinnovabili è iniziato nel 1991 con l’Electricity Feed-in Act (StrEG). Questa legge garantiva ai produttori di energia da fonti rinnovabili l’immissione nella rete elettrica pubblica, quindi le compagnie elettriche erano costrette a prendere tutta l’energia prodotta da produttori privati indipendenti di energia verde. Nel 2000 l’Electricity Feed-in Act è stato sostituito dal Renewable Energy Sources Act (EEG). Questa legge garantiva anche una compensazione fissa per l’energia elettrica prodotta per 20 anni. L’importo di circa 8 ¢/kWh ha dato agli agricoltori l’opportunità di diventare fornitori di energia e guadagnare un’ulteriore fonte di reddito.
La produzione di biogas agricolo tedesco ha ricevuto un’ulteriore spinta nel 2004 con l’attuazione del cosiddetto NawaRo-Bonus. Questo è un pagamento speciale dato per l’uso di risorse rinnovabili, cioè le colture energetiche. Nel 2007 il governo tedesco ha sottolineato la sua intenzione di investire ulteriori sforzi e sostegno nel miglioramento della fornitura di energia rinnovabile per fornire una risposta alle crescenti sfide climatiche e all’aumento dei prezzi del petrolio con il “Programma integrato per il clima e l’energia”.
Questa continua tendenza alla promozione dell’energia rinnovabile induce una serie di sfide nella gestione e organizzazione della fornitura di energia rinnovabile che ha anche diversi impatti sulla produzione di biogas. La prima sfida da notare è l’alto consumo di superficie della fornitura di energia elettrica da biogas. Nel 2011 le colture energetiche per la produzione di biogas hanno consumato una superficie di circa 800.000 ettari in Germania. Questa elevata richiesta di aree agricole genera nuove competizioni con le industrie alimentari che finora non esistevano. Inoltre, nuove industrie e mercati sono stati creati in regioni prevalentemente rurali, coinvolgendo diversi nuovi attori con un background economico, politico e civile. La loro influenza e le loro azioni devono essere governate per ottenere tutti i vantaggi che questa nuova fonte di energia sta offrendo. Infine, il biogas giocherà un ruolo importante nella fornitura di energia rinnovabile tedesca, se una buona governance è focalizzata.
Paesi in via di sviluppoModifica
Gli impianti di biogas domestici convertono il letame del bestiame e il suolo notturno in biogas e liquame, il letame fermentato. Questa tecnologia è fattibile per i piccoli proprietari con bestiame che produce 50 kg di letame al giorno, l’equivalente di circa 6 maiali o 3 mucche. Questo letame deve essere raccoglibile per mescolarlo con acqua e alimentarlo nell’impianto. I servizi igienici possono essere collegati. Un’altra condizione preliminare è la temperatura che influenza il processo di fermentazione. Con un optimum di 36 C° la tecnologia si applica specialmente per coloro che vivono in un clima (sub) tropicale. Questo rende la tecnologia per i piccoli proprietari nei paesi in via di sviluppo spesso adatta.
A seconda delle dimensioni e della posizione, un tipico impianto di biogas a cupola fissa in mattoni può essere installato nel cortile di una famiglia rurale con un investimento tra i 300 e i 500 dollari nei paesi asiatici e fino a 1400 dollari nel contesto africano. Un impianto di biogas di alta qualità ha bisogno di costi di manutenzione minimi e può produrre gas per almeno 15-20 anni senza grandi problemi e reinvestimenti. Per l’utente, il biogas fornisce energia pulita per cucinare, riduce l’inquinamento dell’aria interna e riduce il tempo necessario per la raccolta tradizionale della biomassa, specialmente per le donne e i bambini. Il liquame è un fertilizzante organico pulito che potenzialmente aumenta la produttività agricola.
L’energia è una parte importante della società moderna e può servire come uno degli indicatori più importanti dello sviluppo socio-economico. Per quanto ci siano stati progressi nella tecnologia, anche così, circa tre miliardi di persone, principalmente nelle aree rurali dei paesi in via di sviluppo, continuano ad accedere al loro fabbisogno energetico per cucinare attraverso mezzi tradizionali, bruciando risorse di biomassa come legna da ardere, residui del raccolto e sterco animale in stufe tradizionali grezze.
La tecnologia del biogas domestico è una tecnologia provata e consolidata in molte parti del mondo, specialmente in Asia. Diversi paesi in questa regione hanno intrapreso programmi su larga scala sul biogas domestico, come la Cina e l’India.
L’Organizzazione olandese per lo sviluppo, SNV, sostiene programmi nazionali sul biogas domestico che mirano a stabilire settori di biogas domestico commercialmente sostenibili in cui le aziende locali commercializzano, installano e assistono impianti di biogas per le famiglie. In Asia, SNV sta lavorando in Nepal, Vietnam, Bangladesh, Bhutan, Cambogia, Lao PDR, Pakistan e Indonesia, e in Africa; Ruanda, Senegal, Burkina Faso, Etiopia, Tanzania, Uganda, Kenya, Benin e Camerun. Una caratteristica chiave è che l’installazione richiede meno abilità ed è più veloce da installare in quanto il serbatoio del digestore è in plastica premontato.
IndiaModifica
Il biogas in India è stato tradizionalmente basato sul letame da latte come materia prima e questi impianti a gas “gobar” sono stati in funzione per un lungo periodo di tempo, specialmente nell’India rurale. Negli ultimi 2-3 decenni, le organizzazioni di ricerca che si concentrano sulla sicurezza energetica rurale hanno migliorato il design dei sistemi con il risultato di nuovi design efficienti e a basso costo come il modello Deenabandhu.
Il modello Deenabandhu è un nuovo modello di produzione di biogas popolare in India. (Deenabandhu significa “amico degli indifesi”.) L’unità di solito ha una capacità di 2 o 3 metri cubi. È costruita con mattoni o con una miscela di ferrocemento. In India, il modello in mattoni costa un po’ di più di quello in ferrocemento; tuttavia, il Ministero indiano per le energie nuove e rinnovabili offre un certo sussidio per ogni modello costruito.
Il biogas, che è principalmente metano/gas naturale, può anche essere usato per generare mangimi ricchi di proteine per bovini, pollame e pesci nei villaggi, in modo economico, coltivando la coltura dei batteri Methylococcus capsulatus con un’impronta di terra e acqua molto piccola. Il gas di anidride carbonica prodotto come sottoprodotto da queste piante può essere utilizzato nella produzione più economica di olio di alghe o spirulina dall’algacoltura, in particolare nei paesi tropicali come l’India, che può sostituire la posizione primaria del petrolio greggio nel prossimo futuro. Il governo dell’Unione dell’India sta attuando molti schemi per utilizzare in modo produttivo i rifiuti agricoli o la biomassa nelle zone rurali per sollevare l’economia rurale e il potenziale di lavoro. Con questi impianti, la biomassa non commestibile o gli scarti della biomassa commestibile vengono convertiti in prodotti di alto valore senza alcun inquinamento dell’acqua o emissioni di gas serra (GHG).
Il GPL (gas di petrolio liquefatto) è una fonte fondamentale di combustibile da cucina nell’India urbana e i suoi prezzi sono aumentati insieme ai prezzi globali del carburante. Anche i pesanti sussidi forniti dai governi che si sono succeduti nella promozione del GPL come combustibile da cucina domestico sono diventati un onere finanziario che ha rinnovato l’attenzione sul biogas come alternativa di combustibile da cucina negli stabilimenti urbani. Questo ha portato allo sviluppo di digestori prefabbricati per installazioni modulari rispetto alle strutture in RCC e cemento che richiedono un tempo di costruzione più lungo. La rinnovata attenzione sulla tecnologia di processo come il modello di processo Biourja ha migliorato la statura del digestore anaerobico su media e larga scala in India come potenziale alternativa al GPL come combustibile da cucina primario.
In India, Nepal, Pakistan e Bangladesh il biogas prodotto dalla digestione anaerobica del letame in impianti di digestione su piccola scala è chiamato gas gobar; si stima che tali impianti esistano in oltre 2 milioni di famiglie in India, 50.000 in Bangladesh e migliaia in Pakistan, in particolare nel Nord Punjab, a causa della fiorente popolazione di bestiame. Il digestore è una fossa circolare ermetica di cemento con un tubo di collegamento. Il letame è diretto alla fossa, di solito direttamente dalla stalla del bestiame. La fossa viene riempita con una quantità necessaria di acqua di scarico. Il tubo del gas è collegato al camino della cucina attraverso valvole di controllo. La combustione di questo biogas ha pochissimo odore o fumo. Grazie alla semplicità di implementazione e all’uso di materie prime a buon mercato nei villaggi, è una delle fonti di energia più ecologiche per le necessità rurali. Un tipo di questo sistema è il Digestore Sintex. Alcuni progetti usano la vermicultura per migliorare ulteriormente il liquame prodotto dall’impianto di biogas per usarlo come compost.
In Pakistan, il Rural Support Programmes Network gestisce il Pakistan Domestic Biogas Programme che ha installato 5.360 impianti di biogas e ha formato oltre 200 muratori sulla tecnologia e mira a sviluppare il settore del biogas in Pakistan.
In Nepal, il governo fornisce sussidi per costruire impianti di biogas a casa.
CinaModifica
I cinesi hanno sperimentato le applicazioni del biogas dal 1958. Intorno al 1970, la Cina aveva installato 6.000.000 di digestori nel tentativo di rendere l’agricoltura più efficiente. Durante gli ultimi anni, la tecnologia ha incontrato alti tassi di crescita. Questo sembra essere il primo sviluppo nella generazione di biogas dai rifiuti agricoli.
La costruzione di biogas rurale in Cina ha mostrato un trend di sviluppo crescente. La crescita esponenziale della fornitura di energia causata dal rapido sviluppo economico e dalle gravi condizioni di foschia in Cina hanno portato il biogas a diventare la migliore energia ecologica per le aree rurali. Nella contea di Qing, nella provincia di Hebei, la tecnologia di utilizzo della paglia del raccolto come materiale principale per generare biogas si sta attualmente sviluppando.
La Cina aveva 26,5 milioni di impianti di biogas, con una produzione di 10,5 miliardi di metri cubi di biogas fino al 2007. La produzione annuale di biogas è aumentata a 248 miliardi di metri cubi nel 2010. Il governo cinese ha sostenuto e finanziato progetti rurali di biogas, ma solo il 60% circa funzionava normalmente. Durante l’inverno, la produzione di biogas nelle regioni settentrionali della Cina è inferiore. Questo è causato dalla mancanza di tecnologia di controllo del calore per i digestori, quindi la co-digestione di diverse materie prime non è riuscita a completare nell’ambiente freddo.
ZambiaModifica
Lusaka, la capitale dello Zambia, ha due milioni di abitanti con oltre la metà della popolazione che risiede in aree periurbane. La maggior parte di questa popolazione utilizza latrine a fossa come servizi igienici, generando circa 22.680 tonnellate di fanghi fecali all’anno. Questi fanghi sono gestiti in modo inadeguato: Oltre il 60% dei fanghi fecali generati rimane all’interno dell’ambiente residenziale, compromettendo così sia l’ambiente che la salute pubblica.
A fronte di un lavoro di ricerca e implementazione del biogas iniziato già negli anni ’80, lo Zambia è in ritardo nell’adozione e nell’uso del biogas nell’Africa sub-sahariana. Il letame animale e i residui del raccolto sono necessari per la fornitura di energia per la cottura e l’illuminazione. Finanziamenti inadeguati, assenza di politiche, quadri normativi e strategie sul biogas, politica monetaria sfavorevole per gli investitori, competenze inadeguate, mancanza di consapevolezza dei benefici della tecnologia del biogas tra i leader, le istituzioni finanziarie e la gente del posto, resistenza al cambiamento dovuta alle tradizioni culturali della gente del posto, alti costi di installazione e manutenzione dei digestori di biogas, ricerca e sviluppo inadeguati, gestione impropria e mancanza di monitoraggio dei digestori installati, complessità del mercato del carbonio, mancanza di incentivi e di equità sociale sono tra le sfide che hanno impedito l’acquisizione e la realizzazione sostenibile della produzione interna di biogas in Zambia.