Ecomondo 2015 La proposta di un modello economia circolare...

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1 “La proposta di un modello circolare di produzione e utilizzo di biometano da biowaste” Walter Giacetti Walter Giacetti Comitato Tecnico Biogas, Biometano e Compost verso la conferenza di Parigi 2015: l’importanza di una gestione ecologica delle risorse organiche Responsabile Area Pianificazione Strategica, Ricerca & Sviluppo

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“La proposta di un modello circolare di produzione e utilizzo di

biometano da biowaste”

Walter Giacetti Walter Giacetti

Comitato Tecnico

Biogas, Biometano e Compost verso la conferenza di Parigi 2015: l’importanza di una gestione ecologica delle risorse organiche

Responsabile Area Pianificazione Strategica, Ricerca & Sviluppo

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Il contesto in cui Etra opera

• Etra è una multiutility a

proprietà totalmente pubblica.

• Serve più di 600.000 cittadini.

• I Comuni soci sono 75.

• Ha più di 700 dipendenti.

• Si occupa in particolare del

servizio idrico integrato, della

gestione dei rifiuti e di energie

rinnovabili.

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Il territorio

Dimensione Comuni Etra N. Comuni % Comuni

fino a 3.000 abitanti 16 21%

da 3.001 a 5.000 abitanti 13 17%

da 5.001 a 10.000 abitanti 24 32%

da 10.001 a 20.000 abitanti 19 26%

da 20.001 a 30.000 abitanti 2 3%

da 30.001 a 100.000 abitanti 1 1%

superiori a 100.000 abitanti 0 0%

Dati sul territorio Etra

Popolazione residente 605.201

Superficie km² 1.727

Densità abitanti/km² 350,43

Numero Comuni 75

Morfologia del territorio %

area montana 34%

area collinare 14%

pianura 52%

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Profilo aziendaleI servizi

Gestione della

rete idrica e fognaria

e dei servizi di acquedotto,

fognatura e depurazione.

Riqualificazione energetica e

generazione di energia rinnovabile.

Consulenza ambientale.

Gestione di rifiuti speciali.

Bonifiche ambientali.

Gestione della

raccolta, trattamento

e smaltimento dei rifiuti.

Servizi di disinfestazione,

derattizzazione e

spazzamento stradale.

Energie alternative

Servizi ambientali

Servizi per le imprese

Servizio idrico integrato

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I servizi – servizio idrico integrato

•Progettazione e gestione di pozzi e centrali idriche

•Controlli sull’acqua prelevata

PRELIEVO di acqua potabile

DISTRIBUZIONEdi acqua potabile

•Progettazione e gestione di condotte

idriche

UTILIZZOdi acqua potabile

•Controlli sull’acqua erogata

•Progettazione e gestione di condotte

fognarie

•Controlli sugli scarichi in fognatura

COLLETTAMENTOdi acqua usata in fognatura

DEPURAZIONEdi acqua usata

•Progettazione e gestione dei depuratori

•Controlli sull’acqua depurata

Acqua di casa nostra

60.498.637 mc di acqua immessa in rete all’anno

62,7 mc immessi per abitante

172 litri consumati per abitante al giorno

5.208 km rete acquedotto

72,9% delle utenze raggiunte dalla fognatura

2.355 km rete fognaria

1.220 impianti tra centrali idriche, depuratori, pozzi e piattaforme di sollevamento

35 impianti di depurazione

1.200 campioni sull’acqua potabile prelevata dai propri acquedotti

21.000 analisi interne

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I servizi – servizi ambientali

PRODUZIONEdei rifiuti

•Progetti di prevenzione dei rifiuti

CONFERIMENTOdei rifiuti

•Informazione degli utenti

•Scelta e consegna di contenitori e attrezzature

•Controlli sui rifiuti conferiti

RACCOLTAdei rifiuti

•Pianificazione della raccolta e gestione dei mezzi

•Controlli sui rifiuti raccolti

TRATTAMENTOdei rifiuti

•Progettazione e gestione degli impianti di trattamento Etra

•Individuazione di impianti esterni adeguati

•Controlli sui materiali in uscita

SMALTIMENTOdei residui

•Individuazione di impianti esterni adeguati

A misura d’ambiente dati 2013

60,5% media Veneto – 35,3% media Italia

70,80% di raccolta differenziata (compreso il compostaggio domestico)

533.846 abitanti serviti

64 Comuni serviti

403 kg produzione pro capite media anno1,10 kg produzione pro capite media giorno

213.224 t di rifiuti urbani e assimilati gestiti all’anno

Polo rifiuti di Bassano del Grappa

Centro biotrattamenti di Camposampiero e Vigonza

Impianto selezione carta, plastica e secco di San Giorgio delle

Pertiche

Impianto selezione carta e cartone di Campodarsego

Impianto recupero rifiuti da spazzamento stradale di Limena

Impianti autorizzati al trattamento dei rifiuti

compost prodotto negli impianti Etra e certificato dal CIC

(Consorzio Italiano Compostatori) e dall’Osservatorio Regionale del Veneto

Un compost di qualità

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Camposampiero – PDWet Termofilo Bistadio Linde

Avviato nel 2005 è costituito da 1 digestore con volume di 3.300 m3 lordi, l’impianto è adiacente ad

un impianto di depurazione di reflui urbani con

capacità di 35.000 A.E.

IMPIANTI ETRA di DA

Bassano del Grappa – VIDry – Mesofilo Monostadio Valorgà

Avviato nel 2003 è costituito da 3 digestori con volume totale di 7.200 m3 lordi con annesso un impianto di

compostaggio aerobico. La frazione liquida viene inviata al vicino depuratore tramite condotta dedicata.

Trattamento delle frazioni Organiche: effettuato attualmente su 3 impianti (Vigonza-aerobico, Camposampiero e Bassano-anaerobici) circa 100.000 ton di matrici organiche trattate

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Avviato nel 2003 è costituito da 3 digestori con annesso un impianto di

compostaggio per il trattamento della frazione solida del digestato

Ubicazione (Bassano - VI)

Impianto DA ad SeccoImpianto DA ad Secco

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SCARICO MEZZI

TORCIA

CAPANNONE COMPOSTAGGIO

CAPANNONE METANIZZAZIONE

BIOFILTRO DIGESTORI ANAEROBICI

CAPANNONE PRETRATTAMENTI

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BIOFILTRO

DIGESTORI ANAEROBICI

CAPANNONE COMPOSTAGGIO

TORCIA

CAPANNONE PRETRATTAMENTI LOCALI MOTORI

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Utilizzo di biometano autoprodotto con la FORSU da RD per

alimentare le flotte destinate alla raccolta dei RU

Uno scenario autosufficiente

energeticamente?

FORSU

RACCOLTA

DIGESTIONE ANAEROBICA

POST COMPOSTAGGIO AEROBICO

COMPOST

BIOGAS

UPGRADING

BIOME-TANO

Spargimento

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Agenzia nazionale per l’energia Tedesca DENA:

“The role of natural gas and biomethane in the fuel mix of the future in Germany”, 06/2010

Dal punto di vista degli impatti …

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Stime nazionali di producibilità di biometano

Assunzioni: Invio a DA e successivo upgrading integrale a BM della quantità

complessiva di frazione organica raccolta al 2020 ipotizzando di raggiungere nel

territorio nazionale 90 kb/(abxanno).

Si potrebbero produrre in Italia dalla FORSU (scarti di cucina) Si potrebbero produrre in Italia dalla FORSU (scarti di cucina) intercettabile con le intercettabile con le

RD ~290RD ~290--480 Gm480 Gm33/anno di Biometano, la stima sale a 0,55/anno di Biometano, la stima sale a 0,55--0,70 Gm3/anno0,70 Gm3/anno

considerando tutte le frazioni biodegradabili presenti nel rifiuconsiderando tutte le frazioni biodegradabili presenti nel rifiuto urbanoto urbano

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ETRA spa: quanto Biometano possiamo produrre (impianti esistenti e in progetto)?

Bassano del Grappa Camposampiero EBS

Biogas [Nmc/anno] 5.831.153 2.529.201 3.241.706Contenuto CH4 [%] 60% 60% 52%Biometano [Nmc/anno] 3.428.718 1.487.170 1.651.973Biometano [ton/anno] 2.458 1.066 1.184Gasolio equivalente [litri] 3.195.106 1.385.844 1.539.418

Biogas Biogas = 11.6 mln Nmc/anno= 11.6 mln Nmc/anno

Biometano nel Biogas medio Biometano nel Biogas medio = 57%= 57%

Nmc/anno BiometanoNmc/anno Biometano = 6.6 mln Nmc/anno= 6.6 mln Nmc/anno

Gasolio Equivalente (1.3 lt/kg) Gasolio Equivalente (1.3 lt/kg) = = 6,1 mln litri/anno

Consumo attuale ETRA con totale internalizzazione dei Consumo attuale ETRA con totale internalizzazione dei

servizi di igiene urbanaservizi di igiene urbana = = 2.8 mln litri/anno*

* Flotte raccolta rifiuti, spazzamento, macchine operatrici, fur* Flotte raccolta rifiuti, spazzamento, macchine operatrici, furgoni goni

e mezzi per servizio idrico, flotte aziendali utilizzate dai tece mezzi per servizio idrico, flotte aziendali utilizzate dai tecnicinici

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Il Modello di calcolo

Input� Intercettazioni FORSU (kg/ab x anno)

� Rese Biogas (Nmc/ton FORSU al cancello)

� % CH4 nel Biogas = 60%

� Tasso di conversione CH4 dal Biogas = 98%

� Poteri calorifici Gasolio e Biometano secondo norma UNI 10839

Assunzioni� Il metano nel biogas viene convertito e integralmente utilizzato

per l’autotrazione sono detratte le perdite (2%) relative all’upgrading a biometano,

� Il tasso di sostituzione gasolio-metano è fatto sulla base della equivalenza dei poteri calorifici:

Biogas Procapite

Nmc/ab

Utilizzo di biometano autoprodotto con la FORSU raccolta

per alimentare le flotte destinate alla raccolta dei RUper alimentare le flotte destinate alla raccolta dei RU

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Il Modello di calcoloIndagine sui Consumi delle flotte destinate alla

raccolta e spazzamento dei RU� Sono stati acquisti da fonte diretta o da pubblicazioni (bilanci

sostenibilità 2012) dati di consumo di carburante su 8,3 mln di abitantie 4,5 mln di tonnellate di RU raccolto, il campione ha una buona rappresentatività rispetto alla realtà Nazionale (circa il 15% della popolazione o del rifiuto urbano raccolto)

� Sono state indagate sia realtà con prevalente raccolta stradale che realtà con raccolta domicliare

� La stima di consumi nazionali di carburante per la raccolta RU è di 190-240 KTEP pari a 212-265 mln di litri di gasolio. (3,6-4,5 lt/ab)

� I consumi dipendono in modo significativo dal modello di raccolta adottato (stradale o domiciliare), dalla densità abitativa oltre che da condizioni logistiche locali (viabilita’, distanza impianti e vetusta’ parco mezzi)

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FORSU: Dati ISPRA 2014

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0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%110%120%130%140%150%160%170%180%190%200%

Va

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gn

a

Tasso di Autosufficienza (assunzione consumo carburante/ab servito = media del campione)

Tasso di Autosufficienza (assunzione consumo carburante/ton RU raccolto = media del campione)

Elaborazione effettuata a livelli 2011 (dati ISPRA) di

intercettazione della FORSU

Assunzione 1 ton FORSU = 120 Nmc Biogas al 60%

di CH4

Tasso di autosufficienza energetica nelle Regioni Italiane rispetto ai consumi delle flotte dedicate alla raccolta dei RU

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Nmc/a

b

Biogas

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

120 130 140 150 160 170 180

Mj/ton

Pe

rce

ntu

ale

di

au

tos

uff

icie

nz

a

4,0

6,0

8,0

10,0

zona basse rese biogas ed

intercettazioni FORSU,

minori consumi, raccolte

prevalentemente stradali

alte rese biogas ed intercettazioni FORSU,

maggiori consumi raccolte prevalentemente

domiciliari

Autosufficienza delle flotte dedicate alla raccolta e spazzamento dei RU vs rese biogas/ab. e consumi/ab.

Nmc/ab

Mj/ab

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Conclusioni� Le prospettive di produzione di biometano da FORSU (fino a 0,7

Gm3/anno) rappresentano un importante contributo al raggiungimento importante contributo al raggiungimento degli obiettivi sui biocarburantidegli obiettivi sui biocarburanti

� L’analisi delle quantità di biometano ottenibili dalla DA della FORSU, attraverso upgrading del biogas, porta a scenari di ampia ampia autosufficienzaautosufficienza maggiormente accentuati nei contesti dove sono stati raggiunti gli obiettivi di legge sulla RD previsti dal d.lgs 152/06 attraverso raccolte differenziate integrate anche domiciliari.

� La progressiva conversione di flotte aziendali da combustibile conversione di flotte aziendali da combustibile tradizionale a biometano rappresenta un interessante scenario petradizionale a biometano rappresenta un interessante scenario per il r il settore delle aziendesettore delle aziende in particolare quelle che gestiscono il ciclo integrato dei rifiuti urbani (raccolta e trattamento).

� La definizione della legislazione tecnica e ldefinizione della legislazione tecnica e l’’attuazione degli incentivi attuazione degli incentivi economicieconomici previsti previsti sono il presupposto fondamentale per promuovere la diffusione del biometano.

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La reazione di Sabatier: MetanazioneLa reazione di Sabatier: Metanazione

La reazione di Sabatier, o processo Sabatier, è una reazione chimica in cui la CO2 reagisce con l'idrogeno, in presenza di nichel quale catalizzatore e in condizioni di temperatura ottimale compresa tra 300-400 °C e alta pressione (metanazione), producendo metano e acqua.

Occasionalmente viene utilizzato anche un catalizzatore a base di rutenio supportato su allumina, più costoso ma anche più efficiente. L'equazione chimica è la seguente:

CO2 + 4H2 ���� CH4 + 2H2O ∆H298K= -164,9 kJ/molLa reazione prende nome dal suo scopritore Paul Sabatier e ha carattere esotermico.

Questo processo potrebbe consentire di utilizzare le “eccedenze” di energia elettrica da fonti rinnovabili (prodotte in ore di ridotta domanda) per produrre idrogeno elettrolitico (H2) che, reagendo con anidride carbonica (CO2), viene poi convertito in metano (CH4). Al momento della combustione, il metano così prodotto restituisce all’ambiente la CO2 assorbita nel processo dando luogo ad un ciclo virtualmente esente da emissioni di CO2virtualmente esente da emissioni di CO2. Esso può essere immesso in rete, usato per alimentare veicoli ad “emissioni zero”, accumulato per successivi utilizzi o anche utilizzato in celle a combustibile. Il sistema si comporta come un volano energetico ad emissioni zero e si basa su tecnologie mature di immediata disponibilità quali l’elettrolisi e il processo di metanazione. La CO2 proviene da processi industriali, impianti chimici, impianti di gassificazione del carbone, o anche da impianti di o anche da impianti di biogas in cui si sia separato il metano dalla CO2biogas in cui si sia separato il metano dalla CO2.

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Suggestioni Suggestioni e Prospettive per il Biometano:e Prospettive per il Biometano:REAZIONE DI SABATIER: CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

??

Bassano del Grappa Camposampiero EBS

Biogas [Nmc/anno] 5.831.153 2.529.201 3.241.706Contenuto CH4 [%] 60% 60% 52%Biometano [Nmc/anno] 3.428.718 1.487.170 1.651.973Biometano [ton/anno] 2.458 1.066 1.184Gasolio equivalente [litri] 3.195.106 1.385.844 1.539.418Contenuto CO2 [%] 30% 30% 30%BioCO2 [Nmc/anno] 1.749.346 758.760 972.512

BioCO2 [ton/anno] 3.464 1.502 1.926

Biometano da Metanazione CO2 [ton/anno] 1.260 546 700

Assumendo il 30% di contenuto

in CO2 del Biogas si potrebbe

ottenere attraverso la reazione di

metanazione un ulteriore 53% di Metano di Sintesi, per ETRA ulteriori 2500 ton/anno pari a 3.2 mln di litri di gasolio equivalente!

Consumi elettrici ?

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Sostanza Organica

Biocombustibile

CO2

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Walter GiacettiResponsabile Area Pianificazione Strategica, Ricerca & Sviluppo - ETRA spae-mail: [email protected]

Grazie per lGrazie per l’’attenzione!attenzione!