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F. Di Maria, “Implementazione dell’uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici ”
IL RUOLO DELLA DIGESTIONE ANAEROBICANELL’ IMPLEMENTAZIONE DELL’USO CIRCOLARE
DELLE RISORSE NEL SETTORE DEI RIFIUTI ORGANICI. SINERGIE CON IL SETTORE DELLE AGROENERGIE:
Opportunità e criticità
Francesco Di Maria1LAR5 Laboratory - Dipartimento di Ingegneria - Università di Perugia - Via
G. Duranti 93, 06125, Perugiaemail: francesco.dimaria@unipg.it
1San Zeno - 01 Dicembre 2017
F. Di Maria, “Implementazione dell’uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici ”
Aspetti generali
2San Zeno - 01 Dicembre 2017
• Concetto di circolarità delle risorse
Estrazione materieprime - energia
Produzione beni Smaltimento
Utilizzo beniApproccio lineare
Approccio circolare
F. Di Maria, “Implementazione dell’uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici ”
Contesto normativo
3San Zeno - 01 Dicembre 2017
• WFD 2008/98/EC obiettivi di riciclo e riuso• Comunicazione CE COM(2017) 34 final – Il ruolo del Waste-to-Energy• Comunicazione CE COM(2015) 614 final - Closing the Loop
Aree prioritarie• Plastiche• Scarti alimentari frazione organica• Materie prime critiche• Rifiuti da costruzione e demolizione• Biomasse e bio-prodotti
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Il ruolo della produzione di energia dai rifiuti (WtE) nell’economia circolare: COM(2017) 34 final
4San Zeno - 01 Dicembre 2017
- Smaltimento: Combustione senza o con bassa efficienza del recupero energetico (D10);
- Recupero: Combustione e co-combustione con elevata efficienza del recupero di energia (R1) (San Zeno);
- Recupero: Produzione di combustibili solidi, liquidi, gassosi (R1);
- Riciclo: Digestione anaerobica del rifiuto organico con utilizzo del digestato per finalità agronomiche (R3/R10)
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Il ruolo della produzione di energia dai rifiuti (WtE): La gerarchia della gestione dei rifiuti – COM(2017) 34 final
5San Zeno - 01 Dicembre 2017
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Diffusione della DA nell’UE: Produzione energiarinnovabile
Directive 2001/77/EC – Obiettivi percentuali energia elettrica rinnovabile. Implementazione di aiuti economici.
6San Zeno - 01 Dicembre 2017
F. Di Maria, “Implementazione dell’uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici ”
Diffusione della DA nell’UE: Numero di impianti
7San Zeno - 01 Dicembre 2017
Durata dell’incentivo: da 12 a 20 anni
Quota rinnovabili EU > 9.000 MW installati
Impianti DA EU28
Incremento DA EU28 ultimi 7 anni
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Diffusione della DA nell’UE: Substrati utilizzati
8San Zeno - 01 Dicembre 2017
Incidenza costo colture energetiche sul kWh prodotto (Schievano et al., 2015)
DA colture energetiche (mais) producono > 50% del biogas nell’EU28 (EC, 2017)
Sostenibilità economica al termine del periodo di durata dell’incentivo?
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Diffusione della DA dei rifiutiPotenziale frazione organica (bio-waste) in EU = 90.000.000 Mg
9San Zeno - 01 Dicembre 2017
AD≈ 8,000,000 Mg in 244 impianti Compostaggio ≈ 40,000,000 Mg in 3.500 impianti
EC green paper (EC, 2008), bio-waste is defined as “biodegradable garden and park waste, food and kitchen waste from households, restaurants, caterers and retail premises, and comparable waste from food processing plants. It does not include forestry or agricultural residues, manure, sewage sludge, or other biodegradable waste such as natural textiles, paper or processed wood. It also excludes those by-products of food production that never become waste.”
- DA è una BAT per il trattamento/riciclo FO- DA FO coerente obiettivi 2020 e 2030
Trattamento/Riciclo FO in EU 28
Scenario Italiano (2015)- Compostaggio ≈ 4.130.000 Mg in 263 impianti- DA + Comp. ≈ 1.400.000 Mg in 26 impianti- DA ≈ 220.450 Mg in 20 impianti
Ampi margini di implementazione AD nel settore dei rifiuti
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Ostacoli per una piena implementazione della DA neltrattamento della frazione organica
Principali ostacoli:• Economici: Costi di investimento/gestione, accesso a finanziamenti;
• Politici/legali: Quadro politico/legale, complessità e durata delle procedureamministrative;
• Tecnici: Cambiamento giornaliero della qualità/quantità della FO, Tecnologieusate;
• Sociali: Percezione e livello di informazione della cittadinanza.
10San Zeno - 01 Dicembre 2017
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Opportunità per incrementare l’utilizzo della DA nel riciclodella frazione organica
Sostituire le colture energetiche (CE) con la frazione organica(FO) dei rifiuti in impianti di DA esistenti.
11San Zeno - 01 Dicembre 2017
Vantaggi:•Minori costi di investimento per l’introduzione della DA per il riciclo dei rifiuti•Prolungare la vita di impianti di DA esistenti•Rispetto degli indirizzi comunitariCriticità:•Tecnologiche•Incremento scarti•Energetiche•Effettivo riciclo (R3/R10)?
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Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici
12San Zeno - 01 Dicembre 2017
Wet (≤10%TS) Solid Anaerobic Digestion Batch 25≤ TS≤35%Dry 15≤ TS≤25%
Vantaggi• High biogas yield per kgVS• High stability• Continuous process• Continuously stirredSvantaggi• High pretreatment needs• High amount of liquid
digestate.Can be operated mainly mesophilic(≈35°C) and some time termophilic(≈55°C)
Vantaggi• Medium-high biogas yield per
kgVS• Medium stability• Continuous proces• Continuously stirredSvantaggi• Medium pretreatment needs• Medium amount of liquid
digestate.Can be operated both mesophilic(≈35°C) and termophilic (≈55°C)
Vantaggi• Low pretreatment• Low amount of liquid
digestate (~0)Svantaggi• Low biogas yield per kgVS• Risk of inhibition• Batch static processOperated mesophilic (≈35°C)
Fattori chiave per la scelta: Produzione di biogas, Tipo di substrato, Gestione digestatoliquido
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Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici settore CE
13San Zeno - 01 Dicembre 2017
0%20%40%60%80%
100%
Wet Dry
Prevalenza di tecnologie WetSS < 10%
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Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici settore FO
14San Zeno - 01 Dicembre 2017
FO
Triturazione Vagliatura
Scarti
0%
20%
40%
60%
80%
Wet Dry
0
20
40
60
80
Mesophilic Thermophilic
Bio-waste
Wet
Dry
Pre-trattamenti per:- Rimozione, plastiche,vetro, metalli, inerti…- Diluizione
Il digestato è un rifiuto (EoWcriteria)
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Sostituzione CE con FO: Scarti pre-trattamento FO
15San Zeno - 01 Dicembre 2017
Effetto trascinamento. Più elevato per Wet.
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Sostituzione CE con FO: Recupero energetico
16San Zeno - 01 Dicembre 2017
Potenziale di biometanazioneEnergy crops- C/N: 25-60 - Umidità < 70% w/w- CH4: 50-54%v/v
FO- C/N: 11-35 - Umidità > 60% w/w- CH4: 55-60%v/v
1 Mg 1.4 Mg
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Sostituzione CE con FO: Riciclo
17San Zeno - 01 Dicembre 2017
Digestato solido
Digestato
Digestato liquido
Polieletrolita
?
Riciclo=Utilizzo agronomico del digestato (R3/R10)
Compostaggio
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Sostituzione CE con FO: Riciclo
18San Zeno - 01 Dicembre 2017
Trattamento digestato liquido
Opzioni possibili
R10
Co-trattamento fuori sitocon acque reflue civili
Trattamento in sito
Evaporazione Osmosi Inversa
Esigenza criteri EoW!
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CONCLUSIONI
19San Zeno - 01 Dicembre 2017
Sostituzione di CE con FO per impianti DA esistenti
Opportunità• Implementazione della DA per l’uso circolare delle risorse nel settore del rifiuto organico• Costi di investimento contenuti• Allungamento vita impianti DA esistenti• Restituire terreni agricoli a colture alimentari
Criticità• Tecnologiche - Prevalenza processi wet• Gestionali - Necessità pre-trattamenti ed incremento scarti• Normative EoW - Effettivo utilizzo agronomico digestato liquido - riciclo
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SESSIONE TEMATICA AL PROSSIMO CONVEGNO SUM2018
20San Zeno - 01 Dicembre 2017
QUARTO SIMPOSIO SULL'URBAN MINING E LA CIRCULAR ECONOMY21-23 MAGGIO 2018 / CITTÀ ALTA, BERGAMO
http://www.urbanmining.it/it/
F. Di Maria, “Implementazione dell’uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici ”
GRAZIE PER L’ATTENZIONE!
21San Zeno - 01 Dicembre 2017
Francesco Di Maria
LAR5 Laboratory - Dipartimento di IngegneriaUniversity of Perugia
Via G. Duranti 93, 06125, Perugia, ItalyEmail: francesco.dimaria@unipg.it