- Il biogas consente energia elettrica e calore dispacciabili grazie a stoccaggio e cogenerazione.
- Digestori (laguna coperta, CSTR, UASB) e trattamento (H2S, umidità) sono decisivi per l’efficienza.
- Modello flessibile: elettricità, calore e biometano riducono rischi e massimizzano i ricavi.
La produzione di elettricità dal biogas è una di quelle idee che uniscono sostenibilità ambientale e convenienza economica in un unico pacchetto. Sfruttare scarti organici, effluenti e residui agroindustriali per ottenere energia pulita da fonti non convenzionali significa ridurre emissioni climalteranti, valorizzare rifiuti e aumentare la sicurezza energetica, con benefici tangibili in aree rurali e urbane.
Negli ultimi anni, soprattutto in contesti come il Brasile, l’aumento del costo dell’energia e la necessità di modernizzare il mix elettrico hanno accelerato l’adozione del biogas. Questa fonte rinnovabile si presta alla generazione elettrica, termica e meccanica, oltre a consentire l’upgrading a biometano, aprendo così più canali di ricavo e di utilizzo.
Che cos’è il biogas e come si forma
Il biogas è un combustibile gassoso ricco di metano che nasce dalla digestione anaerobica di sostanze organiche in assenza di ossigeno. La “ricetta” può includere residui agricoli, deiezioni zootecniche, fanghi di depurazione, scarti alimentari e la frazione organica dei rifiuti solidi urbani, oltre a colture dedicate o sottoprodotti agroindustriali.
Il processo biologico procede per fasi: idrolisi (le biomasse vengono “spezzate” in monomeri), acidogenesi (si producono acidi, CO2 e H2), acetogenesi e metanogenesi, quando gli archea trasformano il carbonio in metano. Il metano è la componente energetica chiave: bruciandolo in motori o turbomacchine si ottiene energia meccanica ed elettrica, mentre il calore cogenerato può essere recuperato.
Oltre al gas, la digestione produce un residuo chiamato digestato, ricco di azoto ammoniacale. Il digestato è un fertilizzante rinnovabile che può migliorare suolo e rese agronomiche, chiudendo il cerchio della bioeconomia e favorendo l’economia circolare.
Perché il biogas è una risorsa ideale per l’elettricità
Uno dei grandi vantaggi del biogas, rispetto ad altre risorse rinnovabili, è la non intermittenza. Il gas può essere stoccato e “spedito” quando serve (dispacciabilità), compresi gli orari di punta, assicurando continuità e stabilità alla fornitura elettrica.
Dati di settore indicano un’ampia diffusione e un potenziale notevole: sono state censite centinaia di impianti con attività principale elettrica e un potenziale tecnico di decine di miliardi di metri cubi/anno. In diversi Paesi con grande vocazione agricola, oltre l’80% degli impianti orienta la produzione al kWh, segnale di maturità tecnologica e convenienza.
Dal punto di vista della qualità del servizio, soprattutto nelle reti rurali e in aree con infrastrutture fragili, la generazione ferma e stabile del biogas migliora sicurezza e qualità della tensione, riducendo fenomeni di precarietà elettrica, costi di allacciamento remoti e rischi legati a pratiche informali.
Dalla biomassa al kWh: filiera, tecnologie e passaggi chiave
La catena del valore parte dalla biodigestione, attraversa il trattamento del gas e culmina nella generazione elettrica (spesso in assetti di cogenerazione). Ogni anello è cruciale per efficienza, affidabilità e durata dei componenti.
Tra le tecnologie di biodigestione più diffuse troviamo: Lagoa Coberta (laguna coperta), un bacino impermeabilizzato e chiuso da geomembrane flessibili, adatto a scale diverse e particolarmente popolare nelle aree rurali; CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor), un reattore agitato con controllo termico che gestisce carichi organici elevati; UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), reattore a flusso ascendente, veloce nel trattamento di alcuni effluenti industriali e reflui civili, capace di operare con portate superiori agli altri due modelli. La scelta del digestore dipende da matrice, taglia e obiettivi.
In diversi progetti, operatori industriali specializzati collaborano per disegnare la soluzione ottimale: partnership come quelle orientate a digestori CSTR o a lagune coperte aiutano ad accelerare tempi di realizzazione e ad assicurare performance in esercizio.
Una volta prodotto, il gas va trattato. La desolforazione (rimozione di H2S) è prioritaria per proteggere motori e sistemi, insieme alla filtrazione di particolati e alla deumidificazione. Una strategia molto efficace è la microaerazione durante la digestione: piccole quantità di aria, dosate stechiometricamente nella cupola del gasometro, forniscono ossigeno alle colonie batteriche che ossidano il solfuro in zolfo elementare e solfati.
Soluzioni avanzate integrano misura in tempo reale della qualità del biogas (CH4, CO2, H2S, O2) e controllo della microaerazione, per togliere variabilità e massimizzare la vita utile dei componenti. Dopo la desolforazione, la deumidificazione per condensazione (raffreddando il flusso di gas) riduce la presenza d’acqua libera, altro nemico dei motori a gas.
Sul fronte generazione, i gruppi elettrogeni a gas sono il cuore dell’impianto. Esistono linee industriali progettate per funzionamento continuo, punta o emergenza, in taglie che vanno indicativamente da 75 kW fino a oltre 400 kW per singola macchina. In caso di richiesta termica, i sistemi possono lavorare in cogenerazione con circuiti indipendenti.
Un esempio di taglia diffusa è un generatore da circa 250 kW continui che, in parallelo elettrico, può scalare fino a potenze installate dell’ordine dei 5 MW, rientrando nei limiti tipici della generazione distribuita. Con biogas al 65% di metano, rese intorno a 2,3 kWh/Nm³ sono raggiungibili, superiori ai 1,7–2,0 kWh/Nm³ di molti prodotti nazionali di fascia simile, con impatti economici sensibili: anche 25.000 kWh/mese in più, che a 0,50 R$/kWh significano circa 12.500 R$/mese (150.000 R$/anno).
Per mitigare la rumorosità, i gruppi possono essere forniti in versione industriale o silenziata (cabina acustica). Un trattamento acustico adeguato riduce l’inquinamento sonoro e tutela il benessere animale, aspetto non trascurabile in ambito rurale.
Come avviene la conversione del biogas in elettricità
Lo schema è semplice: il gas, dopo il trattamento, alimenta un motore alternativo o un’altra macchina che trasforma l’energia chimica in lavoro meccanico; un generatore accoppiato produce energia elettrica. L’elettricità può essere autoconsumata o immessa in rete secondo normativa e convenienze locali.
Durante la combustione, si libera calore che conviene recuperare. La cogenerazione consente di usare l’energia termica per riscaldamento, processi industriali o produzione di acqua calda, migliorando l’efficienza complessiva del sistema.
Oltre all’uso nei motori, il biogas può essere bruciato in caldaie per produrre calore e vapore; con upgrading a biometano diventa un sostituto “drop-in” del gas naturale, impiegabile come combustibile veicolare o per usi industriali.
Stoccaggio e gestione: il segreto della flessibilità
L’energia del biogas si può “accumulare” senza batterie. Gasometri flessibili si espandono/contraggono seguendo produzione e richiesta, ideali per impianti agricoli e taglie medio-piccole.
Per produzioni più consistenti, si usano serbatoi rigidi in acciaio o calcestruzzo, mentre la strada del biometano richiede compressione e stoccaggio in alta pressione, utile per immissione in rete gas o per flotte a metano.
Lo stoccaggio torna utile quando la produzione supera i consumi istantanei, nei sistemi distribuiti che devono “sincronizzare” produzione e utilizzo, e nei progetti per carburanti, dove la domanda è variabile. Avere gas in riserva consente di generare nelle ore più remunerative e di mantenere continuità durante cali temporanei di substrati.
Modello di business: come massimizzare i ricavi
La chiave sta nella combinazione di controllo, pianificazione e flessibilità di prodotto. Monitoraggio in tempo reale di produzione, consumi e qualità del gas permette di individuare inefficienze e ottimizzare il funzionamento.
Programmare l’alimentazione del digestore per livellare la produzione durante la giornata aiuta a evitare oscillazioni. Lo stoccaggio strategico consente di generare o vendere quando i prezzi sono alti, mentre l’integrazione alla rete abilita scambi bidirezionali (vendita degli eccessi, acquisto quando conviene).
Diversificare è un’assicurazione: elettricità, calore, vapore, biometano. Se crolla la domanda elettrica, il gas può essere dirottato verso calore o upgrading, riducendo il rischio di mercato senza investimenti stravolgenti.
La manutenzione preventiva preserva la disponibilità degli impianti, mentre il contesto normativo può dare spinte decisive: in Brasile, ad esempio, la Risoluzione ANEEL n. 482/2012 ha abilitato la generazione da parte dei consumatori da fonti rinnovabili, facilitando la fattibilità del biogas.
Biogas in campagna e in città: qualità e sicurezza energetica
Ondate di caldo e scarsità d’acqua hanno messo in difficoltà la generazione idroelettrica in vari Paesi, spingendo l’adozione di alternative. Nel mondo rurale la disponibilità di biomassa rende il biogas un’opportunità concreta per modernizzare la produzione agricola e colmare i gap elettrici.
In segmenti come la suinicoltura, alcune regioni hanno raggiunto una densità notevole di impianti, dimostrando la maturità del modello. La generazione “ferma” del biogas – grazie a stoccaggio e dispacciabilità – porta sicurezza energetica e migliora la qualità della fornitura, come sottolineano tecnici e operatori del settore.
Un caso emblematico è il progetto di Entre Rios do Oeste (PR), dove le aziende agricole sono collegate a una rete collettiva di circa 22 km che convoglia il biogas in una mini-centrale termoelettrica. Qui il gas è trasformato in elettricità che alimenta edifici pubblici del municipio.
L’iniziativa, nata da una chiamata pubblica dell’autorità elettrica e sviluppata con il supporto di centri tecnologici e utility locali, è pensata per essere replicata in altri comuni. L’impatto va oltre l’energia: stimola economia circolare, servizi specializzati e nuova occupazione, con il contributo di partner tecnici che hanno curato, ad esempio, la rete di collettamento.
Per chi vuole approfondire metodologie e risultati in applicazioni zootecniche e municipali, sono disponibili materiali tecnici e documenti scientifici. Risorse come podcast, newsletter e canali informativi dedicati al biogas aiutano a restare aggiornati su norme, tecnologie e opportunità.
Discariche, WtE e rifiuti urbani: emissioni ridotte ed energia in più
Le discariche sono tra le principali fonti di metano. Misure in campo mostrano che, in media, viene capturato circa il 48% del metano generato: un margine enorme per migliorare e valorizzare questa risorsa, evitando rilasci climalteranti.
Quando il biogas da discarica è ben intercettato e trattato, può diventare elettricità, calore o biometano, contribuendo alla decarbonizzazione e alla sicurezza energetica. Paesi come Germania, Danimarca e Giappone hanno eliminato o ridotto fortemente l’invio di organico in discarica, puntando su captazione e pretrattamenti.
Accanto al biogas, la recupero energetico dei rifiuti (Waste-to-Energy) è una tecnologia matura in oltre 40 Paesi, molto adatta ai grandi centri urbani. In Brasile è in arrivo la prima URE (Unità di Recupero Energetico) dell’America Latina a Barueri: 870 t/giorno trattate e 130 GWh/anno netti attesi, energia sufficiente per circa 250.000 abitanti.
Secondo ABREMA, nel 2023 i RSU brasiliani hanno toccato 81 milioni di tonnellate/anno: 58,5% in discariche sanitarie, 41,5% in soluzioni non adeguate, 8% avviati a riciclo, 0,35% a compostaggio, 0,06% a coprocessamento. C’è quindi un ampio margine per crescere con soluzioni come biogas, biometano, CDR e WtE.
Il CDR (Combustibile Derivato da Rifiuto) – ottenuto tramite processi di selezione e blendaggio – alimenta forni industriali (cemento, calce, biomassa) riducendo l’uso di fossili e le emissioni. Un mix intelligente di biogas/biometano e WtE può accelerare la transizione energetica e allungare la vita utile delle discariche.
Tecnologie per la generazione elettrica: motori, microturbine e altro
La via più comune è la cogenerazione (CHP): un motore a combustione interna alimentato a biogas aziona un generatore, producendo elettricità e calore. In molti impianti si impiegano BHKW (blocchi di riscaldamento e potenza) basati su motori a gas di tipo Otto o sistemi ad accensione assistita.
I motori a gas Otto, ottimizzati per il funzionamento a gas, lavorano senza problemi con concentrazioni di metano dal 45% in su e sono diffusi sia in taglie sopra i 250 kW sia in impianti piccoli da 30 kW circa. I motori ad accensione per iniezione usano piccole quantità di olio di innesco (oggi anche intorno al 2%), sebbene in nuove installazioni in Germania dal 2007 non sia più ammesso olio fossile come fluido di avviamento.
Oltre ai motori, si possono usare microturbine a gas e, in prospettiva, celle a combustibile. Il biometano in rete gas alimenta sistemi CHP decentrati in condomini, hotel e imprese, spesso con focus termico e taglie tra 1 e 50 kW.
Quali forme di energia si possono ottenere
Dal biogas si ottengono principalmente elettricità e calore. L’elettricità si genera azionando un alternatore con un motore o una turbina; il calore prodotto viene recuperato per usi civili o industriali. In processi con grande domanda termica (acciaio, carta, alimentare, chimica, tessile, cemento, vetro, ceramica, plastica, raffinazione) l’impatto economico è rilevante.
Con l’upgrading a biometano, il gas può essere immesso nella rete o compresso per usi veicolari. La flessibilità di convertire lo stesso flusso di materia in prodotti diversi è un vantaggio competitivo prezioso per resilienza e profittabilità.
Come organizzare il progetto: supporto end-to-end
Avviare un impianto richiede competenze tecniche, ambientali ed economiche. Un percorso tipo comprende studi di fattibilità, scelta tecnologica, progettazione e dimensionamento, gestione permessi e licenze, formazione del personale e piani di manutenzione.
In Brasile, operatori come Virapuru Engenharia e Sustentabilidade offrono pacchetti completi: valutazione della disponibilità di materia prima e della domanda energetica, selezione del digestore più adatto (laguna coperta, biodigestori CSTR o reattori anaerobi ad alta resa), licensing ambientale e training operativo. Per contatti: sito virapuru.com ed e-mail comercial@virapuru.com.
Per gli impianti dotati di gruppi a gas con elevata tecnologia, si trovano sul mercato soluzioni da 75 kW a oltre 400 kW, anche con opzioni avanzate di desolforazione biologica con misure online e sistemi di deumidificazione ad alta efficienza. Automazione e controllo intelligente dei compressori regolano la portata secondo la domanda del generatore.
Guardando al quadro complessivo, il biogas riduce emissioni (convertendo CH4 – circa 28 volte più climalterante del CO2 su 100 anni – in CO2 a impatto minore), offre sbocchi multipli (elettrico, termico, carburanti) e trasforma passivi ambientali in asset energetici che creano posti di lavoro e sviluppo locale.
La generazione a biogas, se ben progettata, risponde alla richiesta di energia pulita con continuità di servizio e con la possibilità di “spostare” la produzione in base a bisogni e prezzi. Dalla digestione e dal trattamento alla cogenerazione e all’upgrading, ogni tassello è ormai maturo e supportato da esperienze reali, casi pilota replicabili e un ecosistema di fornitori, utility e centri di ricerca pronti ad accompagnare gli investimenti.
