SYSTEM SYSTEM INTEGRATION:INTEGRATION:INTEGRATION:INTEGRATION:BIOMASSE E BIOMASSE E TERRITORIO TERRITORIO

PER LE PER LE FILIERE FILIERE

ENERGETICHEENERGETICHE

Alessandro ArioliUniversità del Piemonte Orientale

Docente in Tecnologie delle biomasseVercelli, 27 ottobre 2009.

LE VARIABILI LE VARIABILI TERRITORIALI ED TERRITORIALI ED

ECOLOGICHE NEGLI ECOLOGICHE NEGLI AGROECOSISTEMI AGROECOSISTEMI

INTERESSATI DALLE INTERESSATI DALLE ENERGIE RINNOVABILIENERGIE RINNOVABILI

I PRINCIPI DIALETTICI PER L’ETICA DELLE PRODUZIONI FOOD E NO-FOOD SOSTENIBILI

Alessandro Arioli

•• BioBio diversitàdiversitàL’INSIEME DELLA BIOL’INSIEME DELLA BIO--RICCHEZZA RICCHEZZA NATURALE LOCALE, SELEZIONATA NATURALE LOCALE, SELEZIONATA

•• BioBio--diversitàdiversità DA MILIONI DI ANNI DI EVOLUZIONE DA MILIONI DI ANNI DI EVOLUZIONE DARWINIANADARWINIANA

LA PROSSIMITA’ DELLE LA PROSSIMITA’ DELLE TECNOLOGIE SOSTENIBILI TECNOLOGIE SOSTENIBILI SECONDO UNA STRATEGIA DI SECONDO UNA STRATEGIA DI SVILUPPO RISPETTANTE GLISVILUPPO RISPETTANTE GLI

•• BioBio--prossimitàprossimitàSVILUPPO RISPETTANTE GLI SVILUPPO RISPETTANTE GLI EQUILIBRI PREESISTENTIEQUILIBRI PREESISTENTI

LA DOMANDA CRESCENTE DEI LA DOMANDA CRESCENTE DEI PRODOTTI DELLA FILIERA PRODOTTI DELLA FILIERA RISPETTOSA DELL’AMBIENTE E RISPETTOSA DELL’AMBIENTE E DELLE RISORSE IDRICHEDELLE RISORSE IDRICHE

•• BioBio--opportunitàopportunità

SINERGIA TRA LA SINERGIA TRA LA CRESCENTE DOMANDA DI CRESCENTE DOMANDA DI PRODOTTO ALIMENTARE E PRODOTTO ALIMENTARE E LA PRODUZIONE DILA PRODUZIONE DI

•• BioBio--compatibilità compatibilità LA PRODUZIONE DI LA PRODUZIONE DI AGROAGRO--ENERGIAENERGIA

pp

INTERAZIONE TRA BIOMASSE NATURALI ED ENERGIA RECUPERABILE INTERAZIONE TRA BIOMASSE NATURALI ED ENERGIA RECUPERABILE

ENERGIA

Produttori primari

(o ganismi(organismi autotrofi)

MACRO-ECOSISTEMI FRUIBILI PER LA PRODUZIONE DI BIOMASSE IN EUROPA

Alessandro Arioli

Forest Forest Stewardship Stewardship CouncilCouncil

Chain of Chain of Custody Custody

Programme for Programme for Endorsement of Endorsement of Forest Certification Forest Certification schemescheme

BARICENTROBARICENTROFORESTA FORESTA

AUTOCTONAAUTOCTONA

BARICENTRO BARICENTRO COLZACOLZA

BARICENTROBARICENTROMAIS + SORGO + PANICUM MAIS + SORGO + PANICUM + MISCANTHUS + ARUNDO + MISCANTHUS + ARUNDO

BARICENTROBARICENTROS.R.F.S.R.F.BARICENTROBARICENTRO

GIRASOLE + SOIA + GIRASOLE + SOIA + ARACHIDEARACHIDE

IL CICLO DELLA CO2 Alessandro Arioli

CARBONIO ATMOSFERICOCARBONIO ATMOSFERICO( CO( CO22 = variabile nel tempo.= variabile nel tempo.

Attualmente, 2007 = Attualmente, 2007 = ~ 320 ~ 320 ppmppm ))COCO22

OSSIDAZIONE DEL

CARBONIO

FISSAZIONE DEL FISSAZIONE DEL CARBONIOCARBONIO

CARBONIO

EMISSIONI SECONDARIE DA

FONTI FOSSILI

COLTURE ECOCOLTURE ECO--COMPATIBILI E SOSTENIBILICOMPATIBILI E SOSTENIBILISOTTOPRODOTTI

COMBUSTIBILI PER VEICOLI

RACCOLTA + TRASPORTO + STOCCAGGIORACCOLTA + TRASPORTO + STOCCAGGIO

PROCESSO :CONVERSIONE

IN CALORE ED ENERGIA

DISTRIBUZIONE DI DISTRIBUZIONE DI CALORE ED ENERGIACALORE ED ENERGIA

CALORECALOREELETTRICITELETTRICITÀÀENERGIA MECCANICA

L’ ANALISI DEL CICLO DI VITA L’ ANALISI DEL CICLO DI VITA (acronimo LCA, Life Cycle Assessment) consiste nella valutazione

Alessandro Arioli

degli aspetti ambientali significativi legati all’interazione delle attività, dei prodotti e dei servizi lungo la filiera

RICICLOINPUTS

( RISORSE )SMALTIMENTO

GESTIONERIFIUTI

CICLOPRODUTTIVO

SMALTIMENTO

UTILIZZITR PORTTRASPORTI

DISTRIBUZIONE

IMPATTO AMBIENTALEIMPATTO AMBIENTALE

SCHEMA GENERALE DELLE BIOMASSE NELLE FILIERE AGRICOLE-AGROINDUSTRIALI

Alessandro Arioli

ZOOTECNIA COLTURERIFIUTO, RESIDUO

Letame / liquameRESIDUO, SCARTO

Di ti

Amidi / Zuccheri

CellulosaOliiLigninaDigestione

anaerobica

Bioetanolo Biodiesel

Lignina

Bioetanolo Biodiesel

P d Biogas

Syngas SyngasProdotti secondari

Metano Idrogeno

Esempio applicativo in area pedemontana, Esempio applicativo in area pedemontana, collinare, marginale per noncollinare, marginale per non--food energeticofood energetico, g p, g p gg

Obiettivo: presidiare il pterritorio per l’orientamento degli investimenti pubblici e

privati su biomasse privati su biomasse agro-forestali idonee alla produzione “sostenibile” di

i i bilpioppopioppo salicesalice robiniarobinia sorgosorgoenergia rinovabile.

I risultati di sperimentazioni pluriennali di coltivazione di pluriennali di coltivazione di terreni marginali orientano il

sistema al binomio BIOMASSA LIGNEO

miscantomiscanto dd

BIOMASSA LIGNEO-CELLULOSICA TRASFORMATA CON PIROGASSIFICAZIONE

miscantomiscanto arundoarundoIN ENERGIA ELETTRICA E TERMICA.

INTERAZIONE INPUTINTERAZIONE INPUT--OUTPUT TRA LE FILIERE DEDICATE ALLA BIOMASSEOUTPUT TRA LE FILIERE DEDICATE ALLA BIOMASSE

ZOOTECNIA COLTURE (PROTEO)-OLEAGINOSE

Olio

Letame / liquame

Grassi (da macello)Olio

Farine pellettate

F ti ( ll l i i) Fusti (cellulosici)

l COLTURE ERBACEE-

ARBUSTIVE PER

RIFIUTI, SCARTI E RESIDUI A

BASE

Fibra vegetale umida x fermentazione anaerobica Scarti

Scarti umidi

PER BIOGAS-SYNGAS

BASE ORGANICO-CELLULOSICA

anaerobica

Digestato “valorizzato”

Scarti disidratati

COLTURE PER CIPPATO Cippato disidratato Cippato umido

COLTURE PER CIPPATO (S.R.F. + FORESTE)

Alessandro Arioli

TECNOLOGIE INNOVATIVE PER AGRICOLTURA E ZOOTECNIA SOSTENIBILI

COLTURE ERBACEE÷

SISTEMI IRRIGUI SISTEMI IRRIGUI A GOCCIAA GOCCIA

COLTURE ARBOREE ARBUSTIVE

PER FEED, BIOGAS,

ARBOREE TRADIZIONALI

SISTEMI IRRIGUI SISTEMI IRRIGUI A MICROA MICRO--

ASPERSIONEASPERSIONE,

SYNGASMICROMICRO--BACINIBACINIAZIENDALI AZIENDALI

(“MACRO(“MACRO--FOSSI”) FOSSI”) ( MACRO( MACRO--FOSSI ) FOSSI ) A RIEMPIMENTOA RIEMPIMENTO

METEORICO METEORICO

COLTURE

MICORRIZE E MICORRIZE E BATTERI RIZOSFERICIBATTERI RIZOSFERICI

-- MICORRIZEMICORRIZE-- BATTERI RIZOSFERICIBATTERI RIZOSFERICI-- ALGHE OLEAGINOSEALGHE OLEAGINOSE

COLTURE (PROTEO)-

OLEAGINOSECOLTURE ARBOREE

FERTIRRIGAZIONEFERTIRRIGAZIONE

S.R.F. DIGESTATO DIGESTATO “VALORIZZATO”“VALORIZZATO”

Alessandro Arioli

SYSTEM SYSTEM INTEGRATION: INTEGRATION: INTEGRATION: INTEGRATION:

L’INTERAZIONE TRA L’INTERAZIONE TRA FILIERE BIOMASSE E FILIERE BIOMASSE E FILIERE, BIOMASSE E FILIERE, BIOMASSE E TERRITORIO SOTTESOTERRITORIO SOTTESO

ESEMPI DI CORRELAZIONE TRA BIOMASSE NELLE FILIERE FOOD/NON-FOOD

IMPIANTO Digestato post-fermentazione

Biogas Metano

IMPIANTO BIOGAS

IMPIANTO

REIMPIEGO IN AGRICOLTURA

BioetanoloBIOETANOLO

2^ GENERAZIONE

SETTORE ENERGBiomassa per termolisiIMPIANTO PRE-

Biodiesel

ENERGIABiomassa per termolisiIMPIANTO PRETRTTAMENTO BIOMASSE LIGNEO-

CELULOSICHE

“Crude Oils”

IMPIANTO SPREMITURA OLII

BiodieselPellets

Mangimi PRODOTTI ALIMENTARI PER

CELULOSICHE

& PELLETTATURADI FARINE

ESTRAZIONE

Olii alimentari

Filati rustici

ALIMENTARI PER UOMO E ANIMALI

SETTORE TESSILE

IMPIANTO PER FIBRA VEGETALE Coloranti naturali

Filati finiSETTORE TESSILE

CHIMICA NATURALEVEGE LE

Interni ecologici di automobile SETTORE AUTO

Alessandro Arioli

SCHEMA DI SVILUPPO TECNOLOGICO INTEGRATO CON MINI-IMPIANTI PER LA SOSTENIBILITÀ DEI SISTEMI TERRITORIALI INDIPENDENTI

Alessandro Arioli

IMPIANTO SOLARE TERMICO A SALI

IMPIANTO MODULARE PER

IMPIANTO DI CATTURA E STOCCAGGIO ACQUE

IMPIANTO MODULARE PER

ENERGIA TERMICA ED ELETTRICA (PREMIO DA KYOTO PROTOCOL)

TERMICO A SALI CONDENSATI

MODULARE PER MACELLAZIONE “A CAPACITÀ LIMITATA”

STOCCAGGIO ACQUE METEORICHE

MODULARE PER CASEIFICAZIONE

ENERGIA ELETTRICA (PREMIO DA KYOTO PROTOCOL)

ACQUA IN STOCK

IMPIANTO DI DISSALAZIONE

IMPIANTO COLTIVAZIONE

IMPIANTO DI IRRIGAZIONE E

FERTIRRIGAZIONE ACQUA

IRRIGUA

ACQUA

(PREMIO DA KYOTO PROTOCOL)CARNE & LATTE

ACQUA DI MARE PER FEED (CIBO X ANIMALI)

FERTIRRIGAZIONE A GOCCIA

ACQUA IDONEA ACQUA

POTABILE

IRRIGUACONCIMATA

RESIDUI

DISTRIBUZIONE ACQUA ED ENERGIA A POPOLAZIONE LOCALE

IMPIANTO DI PIROGASSIFICAZIONE

IMPIANTO DI FITODEPURAZIONE DI LIQUAMI CON

ACQUE SOSTANZA

AD IRRIGAZIONE & SCARTI

POPOLAZIONE LOCALE E AD INSEDIAMENTI

TURISTICI

F NERIFIUTI & RESIDUI

ORGANICI

DI LIQUAMI CON INQUINAMENTO

ORGANICO

LURIDE SECCA

RIFIUTI RESIDUI DA ATTIVITÀ ANTROPICA

DISTRIBUZIONE LOCALE DI ENERGIAENERGIA ELETTRICA E TERMICA(PREMIO DA KYOTO PROTOCOL)

RIFIUTI ÷ RESIDUI DA ATTIVITÀ ANTROPICA

IL CATALOGO BIOTECA NETWORK DI IMPIANTI MODULARI E TRASFERIBILI PER LO SVILUPPO TECNOLOGICO INTEGRATO E SOSTENIBILE

Al A lIMPIANTO SOLARE TERMICO A SALI CONDENSATI

IMPIANTO DI DISSALAZIONE ACQUA DI MARE

IN CONTAINER, DA 6 A 120 kWel

IN CONTAINER, DA 144 A 1.440 MC/GIORNO

Alessandro Arioli

IMPIANTO MODULARE PER CASEIFICAZIONE

IMPIANTO MODULARE PER MACELLAZIONE “A CAPACITÀ LIMITATA”

IN CONTAINER, DA 15 CAPI/GIORNO (SUINI E OVI-CAPRINI)

IN CONTAINER, DA 1.000 LITRI DI LATTE (PER 250 KG

IMPIANTO MODULARE PER SPREMITURA OLII VEGETALI IN CONTAINER, DA 3 A 9 TONS DI OLIO AL GIORNO

DI FORMAGGIO + 80 KG DI RICOTTA) AL GIORNO IN SU

IMPIANTO DI FITODEPURAZIONE DI LIQUAMI CON INQUINAMENTO ORGANICO

IMPIANTO MODULARE PER PRODUZIONE DI BIODIESEL DA OLII VEGETALI (INCLUSE ALGHE)

IN CONTAINER, DA 3 A 60 TONS DI BIODIESEL AL GIORNO

IN VASCA ATTREZZATA, CON 3-4 MQ PER B N E E V LEN E ERV

IMPIANTO DI PIROGASSIFICAZIONE BIOMASSE E RESIDUI ORGANICI

INQUINAMENTO ORGANICO ABITANTE÷EQUIVALENTE SERVITO

IN CONTAINER, DA 250 A 4.000 kW ELETTRICI + 500÷9.000 kW TERMICI PRODOTTI

IMPIANTO DI CATTURA E STOCCAGGIO ACQUE

IMPIANTO DI IRRIGAZIONE E FERTIRRIGAZIONE A GOCCIA PER COLTURE

STANDARD MODULARE 300 MC CAD MICRO BACINO

DA 1 ETTARO A 25 ETTARI, MODULARE

IMPIANTO COLTIVAZIONE X FEED (CIBO X ANIMAL)

M N O D U E S O GG O QUE METEORICHE

TURN-KEY: SEMENTI TECNICHE, FERTILIZZANTI, FITOFARMACI, ASSISTENZA TECNICA

STANDARD MODULARE = 300 MC CAD. MICRO-BACINO

RESIDUI

LA FILIERA DEL BIOGAS Alessandro Arioli

RESIDUI AGROALIMENTARI

COLTURE E

BIO-IDROGENO

RESIDUI AGRICOLI

RESIDUI E SOTTOPRODOTTI

DIGESTIONE DIGESTIONE ANAEROBICAANAEROBICA BIOGAS

AGROINDUSTRIALI

REFLUI ZOOTECNICI

FERTILIZZANTE (DIGESTATO)

EMISSIONI GASSOSE

COMBUSTIONEZOOTECNICI

ENERGIA TERMICA

ENERGIA ELETTRICA

RETERISCALDAMENTO

RAFFRESCAMENTO

AUTOCONSUMO

RAFFRESCAMENTO

LA FILIERA INNOVATIVA DEI BIOCOMBUSTIBILI SOLIDILA FILIERA INNOVATIVA DEI BIOCOMBUSTIBILI SOLIDI

COLTURE ANNUALI,

POLIENNALI, SRF

CENERI (SALI MINERALI)PIROLISIPIROLISI

GASSIFICAZIONEGASSIFICAZIONERESIDUI

FORESTALI, AGRICOLI,

AGROINDUSTRIALI

EMISSIONI GASSOSE

ACQUA

GASSIFICAZIONEGASSIFICAZIONEPIROGASSIFICAZIONEPIROGASSIFICAZIONE

ALTRI RESIDUI LIGNINO-

CELLULOSICI PIROGAS ÷SYNGAS

QLAVAGGIO SYNGAS

ACQUA DEPURATA IN

SYNGAS

COGENERAZIONECOGENERAZIONE FITODEPURAZIONEFITODEPURAZIONE

RICIRCOLO

ENERGIA BIO-ENERGIA ENERGIA TERMICA

BIO-IDROGENO

ENERGIA ELETTRICA

RISCALDAMENTORISCALDAMENTORETERETE AUTOCONSUMOAUTOCONSUMO

IS LD MEN OIS LD MEN O

RAFFRESCAMENTORAFFRESCAMENTOAlessandro Arioli

LA FILIERA DEGLI OLII VEGETALI Alessandro Arioli

ESTRAZIONEESTRAZIONESEMI OLEOSI

OLII TRANSTRANS

METANOLO

OLII VEGETALIPANELLI

TRANSTRANS--ESTERIFICAZIONEESTERIFICAZIONE

MANGIMI PER

COMBUSTIONECOMBUSTIONE

GLICERINA

E E E E

BIOGAS

MANGIMI PER ZOOTECNIA

CENERI

EMISSIONI GASSOSE

DIGESTIONE DIGESTIONE ANAEROBICAANAEROBICA

BIODIESEL

GASSOSE

ENERGIA TERMICA

ENERGIA ELETTRICA

LUBRIFICANTIE OLII

TECNICI

RETERETERISCALDAMENTORISCALDAMENTO

RAFFRESCAMENTORAFFRESCAMENTO

AUTOCONSUMOAUTOCONSUMO

RAFFRESCAMENTORAFFRESCAMENTO

PIROGASSIFICAZIONE DI BIOMASSA LIGNEO-CELLULOSICA VERGINE INTEGRATA DA PANELLO DI ESTRAZIONE DI OLIO VEGETALE

Alessandro Arioli

PANELLO DI ESTRAZIONE DI OLIO VEGETALEOLIO VEGETALE -SYNGAS

RACCOLTA MATERIALE LIGNEO-CELLULOSICO

CIPPATURA-TRINCIATURA ACQUA

L E ELL LVERGINE ( Arundo donax )

CIPPATURA TRINCIATURA IN CAMPO

ACQUA DEPURATA

PER IRRIGAZIONE

BIOMASSA VEGETALE

ESSICCAZIONE

STOCCAGGIO IN CUMULO

FITODEPURAZIONE CON ARUNDO DONAX

ESSICCAZIONE (EVENTUALE)

ACQUA DI RISULTA DA LAVAGGIO SYNGAS

STOCCAGGIO IN CUMULO SOTTO TETTOIA SU

PAVIMENTO IMPERMEABILE

ENERGIA ELETTRICA

(PIRO)GASSIFICAZIONECARICAMENTO AUTOMATICO

CO-GENERAZIONE

SYNGAS

CALOREPANELLO DI

ESTRAZIONE OLIO

BIOGAS DA DIGESTIONE ANAEROBIC

A

COLTIVAZIONE ALGHE IN SERRA FREDDA

Vendita x settore

zootecnico

SISTEMA MULTI-FUEL A BIOMASSE SOLIDE E LIQUIDE: COLTIVAZIONE ALGHE IN SERRA FREDDA

SISTEMA MIXOTROFO CON FOTO-BIO-REATTORI VERTICALIMangime

zootecnicoQ

ALGHE-SYNGAS

Estrazione olio• SANSE• VINACCE• PAGLIE E

STOCCHI

Biomassa 90% s.s.

Commercializzazione x biodiesel e centrali

termoelettriche

• POTATURE

Olio

COGENERAZIONE IN MOTORE MULTI-FUEL

Syngas Energia

elettrica

PIROGASSIFICAZIONE

(SYNGAS+OLIO)Stoccaggio biomassa

Fluido termico

elettrica

Vendita a GSE

Coltivazione canna A i t Biomassa cippata

Biomassa asciutta

termico a GSE

Coltivazione canna Arundo donaxAsciugatura cippata

50% s.s.asciutta85% s.s.

Alessandro Arioli

IL PROGETTO INTEGRATO: RICERCA, E PRODUZIONE DI ENERGIAALGHE + FERMENTAZIONE ANAEROBICA + PIROGASSIFICAZIONE INTERAGENTI

BIOGAS-ALGHE-SYNGAS

LABORATORIO DI LABORATORIO DI RICERCA BIOTECH RICERCA BIOTECH

PROGETTO DI RICERCA (3 ANNI)

RICERCA BIOTECH RICERCA BIOTECH PER ALGHE PER ALGHE

PROTEOLEAGINOSEPROTEOLEAGINOSE

FOTO-BIO-REATTORI MIXOTROFI

PROGETTO DI PRODUZIONE DI ENERGIA (15 ANNI)

DIGESTATO

FOTO BIO REATTORI MIXOTROFI

BIOMASSAPANELLO DI ESTRAZIONE

(BIOMASSA ALGALE)

DIGESTATO PER

NUTRIZIONE ALGALE

BIOMASSADA COLTIVAZIONE CONTRATTUALE(Arundo donax)

OLIO DA

ALGAPIRO-

GASSIFICAZIONEDIGESTIONE

BIOGA

SYNGAS

COGENERAZIONE CON UNITÀ TERMICA

MULTI-FUEL

ANAEROBICABIOGAS

S MULTI-FUEL BIOMASSA

DA COLTIVAZIONE CONTRATTUALE(Mais + Sorgo + Triticale)

Alessandro Arioli

Allevamenti zootecnici intensivi INTEGRAZIONE LIQUAMI-ALGHE-SYNGAS-SOLARE TERMODINAMICO

Trattamento biotech liquami zootecnici con

separazione solido/lquido

Liquame zootecnico

Frazione solida

Liquame zootecnico t.q. suimo e bovino

Acque di lavaggio

Liquame zootecnico

Frazione

caseificio

Acque di lavaggio macello Trattamento liquami

liquida

Pirogassificazione con utilizzo del

termico per Integratore

iper-proteico per zootecnia

in fitodepurazione (fitodepuratore con piante micorrizate e

batterizzate)disidratazione

frazioni solide da liquami e biomassa

vegetaleBiomassa vegetale

da sfalcio

Acque ftodepurate illimpidite

zootecnia

Acqua con “oxi-upgrade” per da sfalcioillimpidite

Bio-conversione

algale inPreparazione

t i ti l li

Energia elettrica

upgrade” per irrigazione

algale in bioreattori

Energia elettrica + calore per condizionamento bioreattori

Impianto solare termodinamico a sali fusi con caldaia a biomassa eOlio

nutrienti algali

con caldaia a biomassa e turbina ORC combustibile

Transesterificazione Biodiesel Alessandro Arioli

LA FILIERA ERBACEA PER IL BIOGAS

Falciatura triticale a Falciatura triticale a l l maturazione cerosamaturazione cerosa Trinciatura triticale Trinciatura triticale

falciato a falciato a maturazione cerosamaturazione cerosa

Sistema di insilamento con “salsicciotto” in film plastico di triticale falciato e trinciato a triticale falciato e trinciato a

maturazione cerosa

Alessandro Arioli

SCHEMA GENERALE DI PROCESSO PER LA 

DIGESTIONE ANAEROBICA DI BIOMASSE ERBACEE E

Alessandro Arioli

DIGESTIONE ANAEROBICA DI BIOMASSE ERBACEE E 

LIQUAMI

STOCCAGGIOUNITÀ DI

COGENERAZIONE => ENERGIA ELETTRICA

REFLUI

BIOGAS

=> ENERGIA TERMICA

LIQUIDI

INSILATI DA COLTURE ERBACEE

STOCCAGGIO

BIOATTIVAZIONE

STOCCAGGIO

TERMICA

STOCCAGGIO

DIGESTATO

POMPAGGIO

DIGESTORE 1 DIGESTORE 2 DIGESTORE-1 DIGESTORE-2 SPANDIMENTO AGRONOMICO

RENDIMENTI MEDI 

RISCONTRATI NELRISCONTRATI NEL 

PROCESSO DI DIGESTIONE 

ANAEROBICA DI 

BIOMASSE ERBACEE E 

LIQUAMI PER 

PRODUZIONE DI BIOGASPRODUZIONE DI BIOGAS 

ESEMPI DI EQUIVALENZE ENERGETICHEESEMPI DI EQUIVALENZE ENERGETICHEAlessandro Arioli

PRODUZIONE ANNUALE DI 1 ETTARO (TECNOLOGIA INTENSIVA ECO-ORIENTATA DI COLTIVAZIONE)

E EN E FILIERAPRODOTTO

ENERGETICO

NOTE COLTURALI E AMBIENTALI SUL CICLO COLTURALE

kWh ELETTRICI EQUIVALENTI

EQUIVALENTE TERMICO

(M2 di EDIFICI RISCALDATI IN CENTRO

EUROPA)

S.R.F. Short Rotation Forestry

PELLETS 15 TONS

INVESTIMENTO A DURATA PLURIENNALE 9.000 450

COLTUREOLEAGINOSE

OLIO 1,4 TON(BIODIESEL 1,12 TON)

+ 2 TONS PELLETSCOSTO ENERGETICO X

IMPATTO AMBIENTALE FAVOREVOLE RISPETTO AD

ALTRE COLTURE(-75% ACQUA; -75%

CONCIMI;

7.000+ 1.200 =

8 200410

COSTO ENERGETICO X PRODURRE ENERGIA = 15% -50% ENERGIA X

COLTIVAZIONE)

8.200

COLTURE ZUCCHERINE ÷

BIOETANOLO DI 1A = 3.700 LITRI BENZINA

PRODUTTIVITA’ PER HE NEAMIDACEE:2 GENERAZIONI DI PROCESSO A CONFRONTO PER PRODURRE

COSTO ENERGETICO X PRODURRE ENERGIA = 77%

BIOETANOLO DI 2A = 12.000 LITRI BENZINACO TO ENERGETICO X

PRODUTTIVITA PER ETTARO SUPERIORE,

IMPATTO AMBIENTALE PIU’

INCIDENTE RISPETTO

12.000 (1A)

38.880 (2A)

600 (1A)

1.944 (1A)PRODURRE BIOETANOLO COSTO ENERGETICO X

PRODURRE ENERGIA = 40%INCIDENTE RISPETTO

A OLEAGINOSE E S.R.F.

MAIS / SORGO BIOGAS 18.000 900

COMPARAZIONE TRA DIFFERENTI LIVELLI DI PRODUZIONE DI

BIOETANOLO CON TECNOLOGIA

Alessandro Arioli

NUMERO DI AUTO

2nd Bio-Ethanol Conference

BIOETANOLO CON TECNOLOGIA INDUSTRIALE DI 2A GENERAZIONE

COLTURA

TIPOLOGIA DI PRODOTTO(BIOFUEL)

BIOFUELx ANNO x HA(Kg/Ha/anno)

NUMERO DI AUTO ALIMENTABILI

(15.000 km/anno di percorrenza media)COLTURA ( g ) percorrenza media)

GIRASOLE,COLZA OLIO VEGETALE 1.000

1 auto/ha

SEME

MAISGRANELLA

BIO-ETANOLO(1A GENERAZIONE) 2.600

2,60 auto/ha

MAISPIANTA INTERA

6.700

SORGO 9,40 auto/ha

6,70 auto/ha

BIO-ETANOLO (2A GENERAZIONE)

SORGOPIANTA INTERA

9.400

Arundo donax 11,25 auto/ha

9,40 auto/ha

CANNAPIANTA INTERA

11.250

SYSTEM SYSTEM INTEGRATION: INTEGRATION: INTEGRATION: INTEGRATION:

L’APPORTO L’APPORTO CRESCENTE DELLE CRESCENTE DELLE CRESCENTE DELLE CRESCENTE DELLE

BIOTECNOLOGIE BIOTECNOLOGIE

Moltiplicazione meristematica in purezza delle graminaceae

poliennali da fibra

Alessandro Arioli

poliennali da fibra

Messa a punto di moltiplicazione in vitro

Messa a punto di moltiplicazione in vitro Caratterizzazione geneticaCaratterizzazione geneticamoltiplicazione in vitromoltiplicazione in vitro

1 2

Eliminazione di virus, micoplasmi ed altre forme

Eliminazione di virus, micoplasmi ed altre forme

Materiale genetico di base omogeneo e Materiale genetico

di base omogeneo e parassitarieparassitarie risanatorisanato

Moltiplicazione industrialeMoltiplicazione industriale43

5

Es.: Piantina di ArundoArundo radicata e adattata al substrato, pronta alla messa a dimora (4-6-8 mesi)

LA CONVERSIONE ALGALE: LUCE, CO2 E LIQUAMI TRASFORMATI IN OLIO E BIOMASSA FIBRO-PROTEICA

FOTO-BIO-REATTORI MIXOTROFI

RICERCA BIOTECHRICERCA BIOTECHIN BIOLAB

FOTO-BIO-REATTORI ETEROTROFI

SEPARAZIONE OLIO-BIOMASSA OLIO BIOMASSA

Thanks to Algae Factor srl in cooperation with Prof. Alessandro Arioli

TRANS-ESTERIFICAZIONE x BIODIESEL

ALGAE FACTOR S.r.l.Lo stato dell’arte della bioconversione algale

TECNOLOGIAATTUALE

CRESCITA IN AUTOTROFIA in vasche con luce CO e macro-

Produttività standard0 2 0 5 /l / diATTUALE vasche con luce, CO2 e macro-

micro elementi0,2 - 0,5 gr/lt/gg di s.s.

CRESCITA IN AUTOTROFIACRESCITA IN AUTOTROFIA in fotobioreattori ottimizzati per

luce, CO2 e macro-micro elementi (parametri colturali ottimizzati e

Produttività standard0,8 - 1 gr/lt/gg di s.s.

TECNOLOGIAIN EVOLUZIONE :

OBIETTIVO G competizione microbiologica sotto

controllo)

Protocolli innovativi per aumentare Produttività 2009 fino

GENERALE

PREROGATIVE

Protocolli innovativi per aumentare la crescita in AUTOTROFIA

EX-NOVO: SISTEMI DI CRESCITA MIXO ETEROTROFI di t

a 3 gr/lt/gg di s.s.

Produttività 2010ALGAE FACTOR MIXO-ETEROTROFI mediante

somministrazione di materiali liquidi residuali agro-industriali,

agroalimentari

Produttività 2010 ≥ 9 gr/lt/gg s.s.

agroalimentari e da allevamenti

Thanks to Algae Factor srl in cooperation with Prof. Alessandro Arioli

RSI

ON

E R

SIO

NE

CO

NVE

RC

ON

VER

OM

ASS

OM

ASS

NSI

VO D

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SIVO

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N IM

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NT

N IM

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RO

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ZIO

RO

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LE P

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LE P

ER P

SI P

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SI P

RO

DU

ALG

AL

ALG

AL

IPO

TES

IPO

TES

FUNGHI MICORRIZICOFUNGHI MICORRIZICO--ARBUSCOLARI (AM)ARBUSCOLARI (AM)Sono simbionti obbligati della maggior parte dei vegetali terrestrig gg p g

SI RINGRAZIANO LA PROF.SSA GRAZIELLA BERTA ED IL SUO STAFF (Università Piemonte Orientale)

Rizobatteri promotori della crescita: co-simbionti ad

Alessandro Arioli

co-simbionti ad elevata efficienza…

Generi coinvolti:

• PseudomonasPseudomonas• Azospirillum• BurkholderiaBurkholderia• Bacillus• Enterobacter• Serratia• Alcaligenes• Arthrobacter• Acinetobacter• Flavobacterium

AZIONE DI FITORISANAMENTO DEI AZIONE DI FITORISANAMENTO DEI SUOLI IN AREE SENSIBILI PER LA SUOLI IN AREE SENSIBILI PER LA

PERCOLAZIONE IN FALDA FREATICA PERCOLAZIONE IN FALDA FREATICA

Alessandro Arioli

FITOESTRAZIONE:

PERCOLAZIONE IN FALDA FREATICA PERCOLAZIONE IN FALDA FREATICA

Accumulo dei metalli preferibilmente nella porzione

epigea della pianta

FITOESTRAZIONE:prelievo dal suolo di nitrati da liquame,

lli lli epigea della pianta metalli, metalli pesanti

Pi t i l t i iPi t i l t i i

Crescita rapida

Piante iperaccumulatriciPiante iperaccumulatrici

pRadici profonde

Facilità di propagazioneCapacità di accumulo e tolleranza del metallo Capacità di accumulo e tolleranza del metallo

di interesse (0.1 – 1% del peso secco)

Sistema di distribuzione di micorrize Sistema di distribuzione di micorrize e batteri rizosferici in fertirrigazione e batteri rizosferici in fertirrigazione

Alessandro Arioli

localizzata a goccia del maislocalizzata a goccia del mais

Risultati evidenti nell’azione di micorrize e batteri Risultati evidenti nell’azione di micorrize e batteri rizosferici in fertirrigazione localizzata del maisrizosferici in fertirrigazione localizzata del mais

Alessandro Arioli

Funghi e batteri possono interagire(Berta, Arioli e Staff - Università del Piemonte Orientale, Tortona 2007)

C = testimoneC testimoneB = batterizzato con batteri rizosfericiM = micorrizatoBM = batteri + micorrize

Risultati evidenti nell’azione di micorrize e batteri Risultati evidenti nell’azione di micorrize e batteri rizosferici in fertirrigazione localizzata del maisrizosferici in fertirrigazione localizzata del mais

(B l ff à d l P l )(Berta, Arioli e Staff - Università del Piemonte Orientale, Tortona 2007)

C testim neC = testimone

B = batterizzato con batteri rizosfericibatteri rizosferici

M = micorrizato

BM = batteri + micorrizeBM = batteri + micorrize

Alessandro Arioli

2008 – MAIS IRRIGATO A GOCCIA CON FERTIRRIGAZIONE + MICORRIZE + RIZOBATTERI

Az. Agr. Zomellina Pozzolo Formigaro (Al) –Vitali F.lliC 24,46 1,78B 39,69 2,96M 51 92 5 26

SEME SECCO x SPIGA, PESO gr SEME SECCO x SPIGA, PESO gr TRATTAMENTO RISULTATO ERRORE STD

Az. Agr. Zomellina, Pozzolo Formigaro (Al) Vitali F.lliM 51,92 5,26BM 57,83 3,79

cc

6070 C = witness (no inoculation)

Alessandro Arioli

a

bc

2030405060

C

B

M

B = with rhizo-bacteria

M = with mycorrhizae

010 M

BMBM = with mycorrhizae and

rhizo-bacteria

SPIGA UMIDA ALLA RACCOLTA, PESO grSPIGA UMIDA ALLA RACCOLTA, PESO gr SPIGA SECCA ALLA RACCOLTA PESO grSPIGA SECCA ALLA RACCOLTA PESO gr

TRATTAMENTO

C 36,04 2,33B 54,33 2,81M 63,79 6,84

C 164,92 5,64B 212,13 4,98M 208,28 12,33

SPIGA UMIDA ALLA RACCOLTA, PESO gr SPIGA UMIDA ALLA RACCOLTA, PESO gr TRATTAMENTO RISULTATO ERRORE STD.

SPIGA SECCA ALLA RACCOLTA, PESO gr SPIGA SECCA ALLA RACCOLTA, PESO gr TRATTAMENTO RISULTATO ERRORE STD

BM 74,82 4,29

bc80

100

BM 235,07 6,33

b bc250

300

ab

bc

20

40

60

80C

B

M

ab b

100150200 C

B

M0

20

TRATTAMENTO

M

BM050 M

BMTRATTAMENTO

Vercelli, 27 ottobre 2009.Vercelli, 27 ottobre 2009.

L’autore resta a disposizione per L’autore resta a disposizione per qualsiasi informazione ulteriore.qualsiasi informazione ulteriore.

Grazie per l’attenzione.Grazie per l’attenzione.

Alessandro ArioliAlessandro Arioli

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