Il metano prodotto da letame e rifiuti alimentari nelle discariche non deve andare sprecato. Utilizzando digestori anaerobici, il gas può essere sfruttato per produrre energia.

Il metano è molto più dannoso come gas serra dell'anidride carbonica, 25 volte di più. Il gas, che è prodotto dalla decomposizione di materiali organici in assenza di aria, non solo intrappola il calore in modo efficiente, ma è anche un pericolo per la salute e la sicurezza perché è così concentrato nelle discariche. Circa la metà delle discariche negli Stati Uniti raccoglie e brucia metano, mitigando il pericolo ma contribuendo comunque ai livelli atmosferici di metano e anidride carbonica. La decomposizione del letame animale negli allevamenti è il principale responsabile delle emissioni di metano in agricoltura.

Riutilizzare quel gas sprecato è al centro di un nuovo studio pubblicato sulla rivista Progresso ambientale ed energia sostenibile da ingegneri chimici della Michigan Technological University. Nello specifico, hanno esaminato l'impronta di carbonio della digestione anaerobica, compostaggio di sostanze organiche senza aria, che può essere utilizzata per reindirizzare il metano in una fonte di energia utilizzabile.

"Abbiamo scoperto che il biometano prodotto attraverso la digestione anaerobica emette molto meno del suo equivalente di gas naturale fossile, "dice Sharath Ankathi, l'autore principale del documento e uno studente di dottorato presso la Michigan Tech. Studiare l'impronta di carbonio di ogni prodotto è un modo per valutarne il sociale, impatto ambientale ed economico, in altre parole quanto sia sostenibile, che secondo Ankathi è "definito come aiutare le generazioni attuali senza compromettere i loro bisogni o quelli delle generazioni future".

Valutazione del ciclo di vita

Il consigliere di facoltà di Ankathi è David Shonnard, un professore di ingegneria chimica che guida il Sustainable Futures Institute nel campus. Hanno anche collaborato con James Potter di AG Energy USA, e insieme il team si è concentrato su un caso di studio di un impianto di biogas in Colorado. Il loro strumento principale è una valutazione del ciclo di vita (LCA).

Una LCA può essere applicata a qualsiasi attività umana al fine di determinare gli impatti ambientali in modo completo. In altre parole, una LCA esamina la vita di un'attività. Le attività possono includere operazioni commerciali, come servizi o beni, e può essere utilizzato anche per comprendere comportamenti e scelte a livello individuale e familiare. A volte una LCA è dalla culla alla tomba, a volte prende in considerazione solo una parte del ciclo di vita di un prodotto.

In questo caso, Ankathi e Shonnard hanno scavato nei cumuli di rifiuti organici che arrivano alla Heartland Biogas Facility LLC del Colorado e hanno valutato il processo che trasforma i rifiuti alimentari dei ristoranti di Denver e il letame degli allevamenti vicino alla struttura in biometano, una fonte di energia. Questo è il primo studio che esamina l'intero ciclo di vita della digestione anaerobica sia dei rifiuti alimentari che del letame e che include le emissioni evitate nelle discariche.

Waste to Power

Le emissioni di metano rappresentano l'11% delle emissioni complessive di gas serra del paese; sia il letame che gli sprechi alimentari contribuiscono in modo significativo. Negli Stati Uniti, Il 97 percento dei rifiuti alimentari viene sepolto e si decompone nelle discariche, mentre il letame viene più comunemente depositato in lagune a cielo aperto, fosse di stoccaggio, fanghi, letti profondi per bovini e suini, o pollame grattacieli. Le vacche da latte sono il contributore più significativo alle emissioni di metano dovute alla decomposizione del letame.

I digestori anaerobici prendono quei cumuli scoperti di letame e li mettono in grandi vasche coperte. I batteri sono usati per abbattere i solidi ei liquidi; la chiave è garantire che il guasto non venga a contatto con l'ossigeno. Lo spreco alimentare da solo non è così efficiente nella digestione anaerobica, quindi mescolandolo con letame risolve due problemi con un processo. I prodotti finali sono un digestato liquido, che può essere utilizzato per fertilizzanti o usi industriali, e biometano, che può essere utilizzato come il gas naturale.

Nella loro analisi, il team ha scoperto che il biometano prodotto da tutti i rifiuti alimentari disponibili e dal letame lattiero-caseario negli Stati Uniti ogni anno compenserebbe circa lo 0,74% della domanda annuale di gas naturale. I maggiori risparmi derivano dalle emissioni di metano mitigate; circa 100 impianti di digestione anaerobica su scala Heartland possono eliminare circa lo 0,41% all'anno dei circa sette miliardi di tonnellate di emissioni complessive di gas serra degli Stati Uniti.

La sfida per mitigare di più è ancora grande, anche se Shonnard dice che affrontare il problema come un ingegnere aiuterà a renderlo gestibile.

"Gli ingegneri gestiscono la complessità semplificandola in diverse fasi del ciclo di vita e concentrando i loro sforzi su un pezzo alla volta, " afferma Shonnard. "Le LCA ci consentono di esaminare l'impatto ambientale di un prodotto, può aiutare a focalizzare la nostra attenzione su come migliorare le prestazioni durante l'intero ciclo di vita. Questa prospettiva incoraggia a trasformare i rifiuti generati alla fine della vita di un prodotto in prodotti utili, come mostrato in questo studio."