Produzione di biometano mediante digestione anaerobica delle borlande di frumento: Ottimizzazione e Prospettive nell'Industria Chimica

The growing focus on reducing greenhouse gas emissions and transitioning to renewable energy sources has led to the development of innovative technologies for sustainable energy production. This thesis focuses on the production of biomethane, a renewable fuel derived from the anaerobic digestion of wheat stillage, a by-product of the wheat distillation process. Through collaboration with Sedamyl, a leading company in the agro-industrial sector, this research explores the optimization of processes for enhancing stillage, transforming it into a clean and sustainable energy resource. Biomethane represents an effective solution to contribute to the decarbonization of the energy sector, integrating with existing natural gas infrastructures and reducing dependence on fossil fuels. The anaerobic digestion of stillage offers numerous environmental and economic benefits, including the reduction of methane emissions associated with the decomposition of organic residues and the potential use of digestion by-products as organic fertilizers. In the context of European energy policies, such as the Green Deal and Directive (EU) 2018/2001, and Italian regulations, such as the 2018 Biomethane Decree, biomethane is recognized as a key resource for the energy transition. Economic and regulatory incentives favor the development of biomethane production plants, making it economically advantageous to convert existing plants or build new ones. The thesis also addresses the fundamental principles of anaerobic digestion, divided into four main stages: hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis, and methanogenesis. These processes are optimized to maximize biomethane yield, utilizing advanced technologies for process monitoring and control. Special attention is given to anaerobic digestion plants and biogas upgrading technologies, which improve the quality of the produced biomethane and facilitate its integration into the natural gas grid. Finally, the economic and social impact of biomethane production is discussed, highlighting how adopting these technologies can create new job opportunities and diversify income sources for agro-industrial companies. The collaboration with Sedamyl, with its experience in wheat processing, serves as a concrete example of how industry can evolve towards more sustainable and circular production models, contributing to carbon footprint reduction and achieving climate goals set at European and global levels.

La crescente attenzione verso la riduzione delle emissioni di gas serra e la transizione verso fonti energetiche rinnovabili ha portato allo sviluppo di tecnologie innovative per la produzione di energia sostenibile. La presente tesi si concentra sulla produzione di biometano, un combustibile rinnovabile derivato dalla digestione anaerobica delle borlande, un sottoprodotto del processo di distillazione del frumento. Attraverso la collaborazione con l'azienda Sedamyl, leader nel settore agroindustriale, questa ricerca esplora l'ottimizzazione dei processi per la valorizzazione delle borlande, trasformandole in una risorsa energetica pulita e sostenibile. Il biometano rappresenta una soluzione efficace per contribuire alla decarbonizzazione del settore energetico, integrandosi con le infrastrutture esistenti per il gas naturale e riducendo la dipendenza dai combustibili fossili. La digestione anaerobica delle borlande offre numerosi vantaggi ambientali ed economici, tra cui la riduzione delle emissioni di metano legate alla decomposizione dei residui organici e la possibilità di sfruttare i sottoprodotti della digestione come fertilizzanti organici. Nel contesto delle politiche energetiche europee, come il Green Deal e la Direttiva (UE) 2018/2001, e delle normative italiane, come il Decreto Biometano del 2018, il biometano è riconosciuto come una risorsa chiave per la transizione energetica. Gli incentivi economici e normativi favoriscono lo sviluppo di impianti per la produzione di biometano, rendendo economicamente vantaggiosa la conversione degli impianti esistenti o la costruzione di nuovi. La tesi affronta anche i principi fondamentali della digestione anaerobica, suddivisi in quattro fasi principali: idrolisi, acidogenesi, acetogenesi e metanogenesi. Questi processi sono ottimizzati per massimizzare la resa in biometano, utilizzando tecnologie avanzate per il monitoraggio e il controllo del processo. Un'attenzione particolare è dedicata agli impianti di digestione anaerobica e alle tecnologie di upgrading del biogas, che migliorano la qualità del biometano prodotto e ne facilitano l'integrazione nella rete del gas naturale. Infine, viene discusso l'impatto economico e sociale della produzione di biometano, evidenziando come l'adozione di queste tecnologie possa creare nuove opportunità di lavoro e diversificare le fonti di reddito per le aziende agroindustriali. La collaborazione con Sedamyl, con la sua esperienza nella lavorazione del frumento, rappresenta un esempio concreto di come l'industria possa evolversi verso modelli di produzione più sostenibili e circolari, contribuendo a ridurre l'impronta di carbonio e a raggiungere gli obiettivi climatici fissati a livello europeo e globale.