12 Dicembre 2011

Premio Fondazione Simone Cesaretti “Eccellenze della sostenibilità energetica”

Produzione biologica di idrogeno: Bioenergia per il futuro.

Dr. Chiara Patriarca

Il ruolo delle bioenergie:

Produzione lorda di energia elettrica da FER nel 2010-GSE,2011

Variazione per fonti della produzione rinnovabile tra il 2000 e il 2010 in Europa-GSE, 2011

Bioenergie: l’insieme di biomasse (rifiuti urbani biodegradabili e residui di origine biologica proveniente dall’agricoltura), biogas e bioliquidi. (Decreto Legislativo 28/2011).

Tra le alternative ecologicamente più sostenibili per la produzione di energia da biomasse :

La produzione di biogas mediante fermentazione anaerobica di reflui zootecnici, civili o agroindustriali e frazione organica dei rifiuti urbani.

In Italia ci sono 313 impianti a biogas (CH4 e CO2) (Enea, 2011)

Produzione regionale da biogas nel 2010-GSE, 2011

Bioenergie in Italia:

• E’ il miglior combustibile che si conosca: la sua combustione rende, a parità di peso, oltre

tre volte il calore sviluppato dal petrolio (Sinha, 2011)

• Il processo di combustione porta alla formazione unicamente di vapor acqueo (Guo, 2010)

•Oltre l’80% dell’energia mondiale dipende dai combustibili fossili (Weiland, 2010)

• L’H2 è l’elemento più abbondante dell’universo

Perchè l’idrogeno?:

Fuel

Higher calorific

value (KJ/KG)

Hydrogen 142Petrol 48

Scopo del progetto:

La ricerca è mirato allo studio del miglioramento del processo di produzione di idrogeno da rifiuti organici della filiera agro-alimentare e zootecnica mediante fermentazione anaerobica.

Costi di smaltimento dei rifiuti ridottiRiciclo dei materiali

Elevata efficienzadi conversione energeticaNatura non inquinante

Processo a bilancioenergetico positivo, I cui batteri ossidanoparzialmente i substrati organici

H2

Biomasse

Fermentazione anaerobica

substratimassima resa (ml H2/g

VS)referenze

paglia di mais 68 Li et al, 2007paglia di frumento 66 Datar et al, 2007gambi di grano 150 Zhang et al, 2007insilato di erba 16 Karlsson et al, 2008foglie di mais 42 Ivanova et al, 2009crusca di riso 61 Noike et al, 2000sorgo 32.4 Ivanova et al, 2009canna da zucchero 19.6 Ivanova et al, 2009paglia di grano 68 Fan et al, 2006crusca di grano 43 Noike et al, 2000feci e urina bovina 29 Yokoyama et al, 2007letame bovino 65 Yokoyama et al, 2007liquame bovino 53 Tang et al, 2008letami misti 18 Xing et al, 2010

Principali risultati ottenuti:

Confronto con dati di letteratura:

substrati %ml H2 / g

VS

letame bufalino 100 10,4glicerolo 100 52,4

letame bufalino 100 37,7glicerolo 100 129

Liquame bufalino 100 38,2letame bufalino

glicerolo 90:10 47,2letame bufalino

scotta 90:10 65,4letame bufalino

scotta 50:50 128Scotta, letame,

glicerolo 33:33:33 102Scotta, letame,

glicerolo 20:70:10 116

L’ottimizzazione e produzione di idrogeno è anche propedeutica ad un efficiente metanogenesi:

Rese teoriche da glucosio Efficienza energetica

Impianti a doppio stadio:

glucosio= metano + anidride carbonica 83,2%

glucosio + acuqa= acido acetico + idrogeno + anidride carbonica 33,5%

glucosio + acqua= metano + idrogeno + anidride carbonica 89,0%

Esperimenti in corso:

inoculo H2

produttori

Tempo fine

produzione (g)

CH4 (%)ml CH4/ g

VS

I stadio F210 44 74,8 290

II stadio F210 28 81,6 294

Grazie!Grazie!