Application of Statistical Methods for the Evaluation of Anaerobic Digestion Process Parameters

Sono stati condotti due studi sull’applicabilità di disegni sperimentali e metodi statistici a processi di digestione anaerobica (AD). Nel primo è stato effettuato uno screening di 11 elementi in traccia (TE) per la produzione di biometano dalla frazione organica di rifiuti solidi urbani (OF-MSW) e deiezioni avicole (CM), utilizzando il Plackett-Burman (PB) design. L’esperimento è stato condotto in condizioni mesofile in micro-reattori batch. L’influenza dei TE si è rivelata dipendente dal tipo di substrato utilizzato. Dall’analisi statistica, Fe, Se W, Cu, Mn e Ni sono risultati significativi per la mono-digestione della OF-MSW, mentre alcuno dei TE aggiunti alle condizioni con il CM si è rivelato altamente influente. Nel secondo studio, sono state testate diverse proporzioni di insilato di mais (CM), vinacce (GP) e acque di vegetazione olearie (OMW) per la produzione di biogas e con l’obiettivo di valutare gli effetti dovuti a tali combinazioni e individuare la miscela che massimizzasse il processo. L’esperimento è stato condotto in condizioni termofile e in micro-reattori batch, applicando il three-factor mixture design, con la resa di metano e la produttività come variabili di risposta. I valori più alti di queste ultime, rispettivamente 163.31 ± 21.05 Nml CH4/g VS e 0.82 Nml CH4/d/ml, sono stati conseguiti dalle condizioni con elevate proporzioni di CS e basse di OMW. Il modello ottenuto dai dati sperimentali ha rivelato le interazioni sinergiche e antagonistiche tra i substrati. La co-digestione, rispetto alla mono-digestione, ha determinato un aumento della resa di metano, migliorando le performance del processo. Attraverso la metodologia response surface, le due risposte sono state ottimizzate simultaneamente ed è stata trovata la combinazione che le massimizzasse. I risultati sono stati validati sperimentalmente. L’analisi statistica si è rivelata un valido strumento per valutare e ottimizzare parametri di processo della digestione anaerobica.