Architettura ed Ecosostenibilità: Bioarchitettura per la riduzione dei consumi energetici.

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Biogas domestico e digestori: le origini della tecnologia

Biogas-domestico-lampada-VoltaDa più di un secolo il biogas è stato sempre tralasciato da urbanisti, governanti e decision makers di tutto il mondo, ma ora è ritornato alla ribalta offrendo interessanti prospettive. La scoperta dell'origine biologica dell'“aria che brucia” viene attribuita al genio italiano Alessandro Volta, che nel 1776 riuscì per primo a costruire un microdigestore rudimentale riempito con fanghi da palude, il cui biogas veniva accesso da una scintilla elettrica prodotta da una pila, in un apparecchio rudimentale che potremmo definire come l'antenato delle attuali lampade a gas da campeggio. La determinazione della composizione elementare del biogas venne realizzata da Thomas Henry nel 1805. Successivamente, Avogadro scoprì il metano nel 1821, ma fu solo nel 1884 che Pasteur teorizzò le reazioni biochimiche che portarono alla produzione del biogas e alla sua corretta stechiometria. Pasteur propose, purtroppo senza successo, la costruzione di una serie di fermentatori anaerobici sotterranei da costruire a intervalli regolari lungo le strade di Parigi. L'idea aveva un doppio scopo: da una parte eliminare dalle strade i focolai infettivi costituiti dalla spazzatura e lo sterco dei cavalli che si accumulava a quei tempi, ed utilizzare il biogas così prodotto per l'illuminazione pubblica della città.

Le prime realizzazioni pratiche di digestori risalgono ai primi del XX secolo, in Inghilterra e Germania, ma il loro scopo era finalizzato piuttosto al trattamento delle acque fognarie che allo sfruttamento del biogas. Nel 1913 in Germania venne costruito il primo digestore riscaldato e qualche anno più tardi, si inizia a iniettare nelle incipienti reti di “gas di città” il biogas proveniente dagli impianti di trattamento delle acque reflue. Da allora e fino ai nostri giorni, gli impianti a biogas si sono evoluti assumendo taglie da dinosauri, sempre più grandi, più complessi e non necessariamente più efficienti e sostenibili. Ancora oggi ci sono fabbricanti e progettisti che sostengono la teoria del “quanto più grande, tanto meglio”.

Nella decade del '70 cooperanti della FAO e altre simili istituzioni umanitarie iniziano a diffondere in Cina, India, Africa e Latinoamerica, dei semplici digestori per uso domestico in zone remote. Lo scopo era molteplice: evitare la diffusione di malattie dalla spazzatura ed escrementi deposti in modo incontrollato, evitare l'uso di sterco secco come combustibile, onde recuperare i nutrienti per l'agricoltura, e liberare le popolazioni locali (specialmente le donne) dal faticoso lavoro di procurarsi la legna per cucinare, e nel contempo, salvando dalla deforestazione selvaggia le già compromesse foreste naturali.

 

icon1  LE TECNOLOGIE COSIDDETTE “DEL TERZO MONDO”
Per diversi motivi (background culturale dei cooperanti, i quali disseminavano la tecnologia, disponibilità locale di materiali, e talvolta anche di ideologie sociopolitiche che nulla hanno a che fare con la maggiore o minore bontà tecnica delle soluzioni) furono sviluppati 3 concetti diversi di digestore: il tipo cinese (fig. 1), il tipo indiano (fig. 2), ed il tipo africano o “a membrana” diffuso a macchia di leopardo nell'America Latina, Africa e alcuni Paesi asiatici (fig.3). In Argentina fu proposto, senza successo, un quarto tipo detto “a batteria di bidoni”.

Biogas-domestico-digestore-cineseFigura 1 Biogas-domestico-digestore-indianoFigura 2 Biogas-domestico-digestore-africanoFigura 3 I digestori di tipo cinese e di tipo indiano si possono definire come i discendenti diretti dei primi digestori costruiti in Germania agli inizi del 1900. Entrambi sono costruiti scavando delle semplici buche nel terreno, le quali vengono successivamente rivestite con mattoni e cemento. Entrambi i digestori menzionati sono privi di sistemi di agitazione e di riscaldamento e di conseguenza la loro efficienza di digestione è molto bassa. Nel tipo cinese la cupola che raccoglie il gas, solitamente, è fissa e la sua forma caratteristica induce la formazione di “zone morte” nelle quali i fanghi finiscono col depositarsi e poi mineralizzarsi fino a bloccare letteralmente il digestore. In pratica, questa tipologia richiede talvolta il riempimento con terra e la costruzione di un nuovo digestore, oppure l'apertura della cupola ed un lavoro di manutenzione piuttosto sgradevole: lo svuotamento a mezzo spalatura dei fanghi mineralizzati. Recentemente sono stati proposti, sempre da ditte cinesi, dei tipi di digestori prefabbricati in plastica dotati di cupola galleggiante.

Nel tipo indiano, la particolare forma cilindrica ed il setto centrale limitano un po' la formazione di zone morte, ma richiedono un maggiore apporto di acqua per poter ottenere un fango più fluido. La cupola galleggiante funge anche da gasometro e regolatore di pressione, agevolando anche l'apertura per consentire l'accesso per gli inevitabili lavori periodici di spalatura delle croste e fanghi mineralizzati.

Il tipo a membrana, altro non è che una semplice borsa di plastica dotata di un tubo di entrata ed un altro di uscita, più la valvola d’uscita del biogas. Rappresenta la soluzione più economica. Tale tecnologia di digestori è ritenuta da alcuni cooperanti ed attivisti politicamente molto discutibile per due motivi: il suo carattere “usa e getta” inficia la sua ecosostenibilità, e l’utilizzo di “materiali prodotti da multinazionali legate al petrolio” (in parole povere: plastica). Da un punto di vista tecnico, nel modo in cui è stato sviluppato risulta intrinsecamente insicuro: il film di polietilene si degrada facilmente se esposto alle intemperie. Inoltre, il metano è in grado di passare per diffusione attraverso la maggior parte dei film particolarmente sottili (in genere meno di 200 micron di spessore) ed il rischio di incendio o scoppio non è da sottovalutare, specialmente in zone aride dove l'elettricità statica si può accumulare più facilmente. Questa tecnologia richiede inoltre l'aggiunta di molta acqua affinché i liquami da digerire siano sufficientemente fluidi da poter caricare e scaricare agevolmente il digestore.

Malgrado tutti i problemi operativi, i piccoli digestori per uso domestico sono abbastanza diffusi nelle zone rurali dei Paesi citati, in quanto offrono comunque vantaggi notevoli per i loro utenti.

Le numerose richieste di informazioni ricevute dai lettori e lettrici di AE a seguito della pubblicazione dell’articolo sui digestori domestici e l'intervista sulla fermentazione oscura da parte di Marco Castellazi in Geo&Scienza, andata in onda su RAI 3 lo scorso marzo ho ritenuto doveroso ritornare sull’argomento.
Nel prossimo articolo analizzerò quali sono stati i fattori che hanno virtualmente impedito la diffusione dei digestori nelle società industrializzate, dalla lampada di Volta, come abbiamo appena visto, passando dai digestori rionali - proposti da Pasteur - fino alle cosiddette “barriere non tecnologiche” dei giorni nostri.

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