Catenacci A., Carecci D., Leva A., Guerreschi A., Ferretti G., Ficara E. (2024). Towards maximization of parameters identifiability: Development of the CalOpt tool and its application to the anaerobic digestion model. Chemical Engineering Journal, 499 (2024) 155743. https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155743.
L’Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) pubblicato dall'International Water Association (IWA) nel 2002, rappresenta il modello matematico più diffuso, in ambito scientifico e ingegneristico, in grado di offrire una descrizione matematica completa, sebbene semplificata, del processo di digestione anaerobica. Attualmente, l'utilizzo di strumenti di modellazione è diventato fondamentale per massimizzare le performance degli impianti di digestione anaerobica e per supportare il processo di transizione da “impianti a biogas” a vere e proprie “bioraffinerie” per il recupero di energia e materia dagli scarti e dai rifiuti. In questo lavoro si affronta la problematica legata alla stima dei parametri cinetici con cui sono descritti i processi biochimici all’interno di ADM1. Nello specifico, propone una procedura per includere nel dataset di calibrazione, oltre alle misure normalmente raccolte per il monitoraggio convenzionale dei digestori, anche i risultati di test in batch da laboratorio per la misura dell’attività microbica sui campioni di digestato. Infatti, per poter utilizzare tali dati, è necessaria una misura affidabile della composizione della biomassa nei campioni di digestato, difficilmente quantificabile e disponibile per digestori a scala reale. A tal fine, è stato sviluppato in ambiente OpenModelica uno strumento modellistico open-source (denominato “CalOpt”) in grado di accoppiare al modello di un digestore che opera in continuo a scala reale, il modello di un test in batch di attività, utilizzando simultaneamente i dati provenienti sia dal monitoraggio convenzionale, sia da test di attività condotti in laboratorio. Tale strumento è stato successivamente testato su un co-digestore a scala pilota al fine di predirre in maniera più accurata le concentrazioni degli acidi grassi volatili (VFA) nel digestato. I risultati dimostrano che lo strumento CalOpt ha migliorato significativamente l'adattamento delle concentrazioni simulate di acido acetico, propionico e butirrico nel digestato, ai dati sperimentali, così come la portata di metano prodotta dal digestore.
