Catenacci, A.; Grana, M.; Malpei, F.; Ficara, E. (2021). Optimizing ADM1 Calibration and Input Characterization for Effective Co-Digestion Modelling. Water, 13, 3100. https://doi.org/10.3390/w13213100

 

Nell’ambito degli impianti di trattamento delle acque reflue, la co-digestione anaerobica del fango di scarto unitamente ad altre matrici di scarto (FORSU, alimenti scaduti, …) rappresenta una valida soluzione rispetto ai numerosi problemi che possono sorgere dall’operare in condizioni di mono-digestione. In tale ambito, la modellazione di processo è di importanza rilevante per vari scopi: valutare la fattibilità di alimentare un digestore con diversi rifiuti organici contemporaneamente; prevedere il comportamento dell’impianto; verificare la sensibilità dello stesso al variare delle condizioni operative (ad esempio, in condizioni di dinamicità nell’alimentazione). 

Il modello comunemente utilizzato per descrivere il processo di digestione anaerobica è l’ADM1 (Anaerobic Digestion Model n.1), sviluppato nel 2002 dall’IWA (International Water Association). Malgrado siano passati già 20 anni, è ancora molto il lavoro che deve essere completato per rendere la modellazione della digestione anaerobica uno strumento affidabile e di utilità pratica anche per utilities e gestori di impianti a biogas. Infatti, i complessi processi biochimici descritti nel modello ADM1 richiedono l'identificazione di un numero molto ampio di parametri, nonchè l’esecuzione di numerose determinazioni analitiche per la caratterizzazione dei substrati in ingresso che ne limitano l’applicabilità per ragioni tecniche (legate alle tempistiche di restituzione delle analisi) ed economiche. 

A tale fine, nell’ambito del presente lavoro, è stato sviluppato un protocollo analitico semplificato che include sia la determinazione delle principali componenti biochimiche dei substrati, sia l’esecuzione di test in batch per la misura del massimo potenziale di produzione del metano e dell’attività dei microrganismi che operano il processo di digestione. Tale protocollo è stato testato per simulare un digestore anaerobico alla scala pilota (60 L) che ha operato in condizioni di co-digestione di fango e prodotti caseari scaduti (yogurt). E’ stata inoltre sviluppata una procedura iterativa per l'identificazione dei parametri cinetici del processo che integra i dati misurati alla scala pilota con quelli ottenuti da test in batch. I risultati di tale sperimentazione sono incoraggianti: la procedura iterativa ha ridotto significativamente il Theil's Inequality Coefficient (criterio statistico comunemente utilizzato per valutare la bontà di adattamento del modello) per numerosi parametri di pratica utilità nella gestione degli impianti a biogas: alcalinità, acidità volatile totale, pH, COD, solidi volatili e azoto ammoniacale.

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