Giorgio GILLIProfessore Ordinario di IgieneDipartimento di Sanità Pubblica e MicrobiologiaUniversità degli Studi di TORINO

Da rifiuto a Da rifiuto a risorsa:valorizzazione risorsa:valorizzazione

economica ed ecologicaeconomica ed ecologica

Produzione lorda da fonti rinnovabili dal 1996 a oggi

I recenti incrementi nella produzione e la riduzione dei consumi di energia elettrica hanno fatto sì che la produzione da fonti rinnovabili abbia coperto, nel 2009, circa il 20% del consumo interno lordo italiano di energia elettrica.

Rel

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011

Potenza efficiente lorda degli impianti di generazione in Italia, nel 2009

Produzione lorda di energia elettrica in Italia, nel 2009

Relazione dell’autorità per l’energia elettrica e il gas, 3 febbraio 2011

Il quadro globale energetico italiano, nel 2009

Consumo lordo di energia → 180,2 milioni di t.e.p.

Energia primaria da tutte le fonti rinnovabili → 19,3 milioni di t.e.p. (10,7% dei consumi totali di energia)

Energia prodotta dalle biomasse → 5 Mtep (2,3 % dei consumi totali di energia)

Fonte Terna/Relazione dell’autorità per l’energia elettrica e il gas, 3 febbraio 2011

Crescita del numero cumulativo degli impianti qualificati in esercizio, suddivisi per fonte rilevati dal censimento C.R.P.A.

(centro ricerche produzioni animali s.p.a.)del 2010

Fonte : GSE (Gestore del Sistema Elettrico )/CRPA 2010

IL BIOGAS IN ITALIA

Marzo 2010: 319 impianti

Impianti operativi

Impianti in costruzione Totale impianti

Agro-zootecnici 199 74 273FORSU + fanghi di depurazione 14 0 14Reflui agroindustria 30 2 32Totale 243 76 319

(1)

Fonte GSE elaborazione dati ARPA

LE FONTI DI ENERGIA ALTERNATIVA IN PIEMONTE

Impianti IAFR (impianti alimentati da fonti rinnovabili) per fonte – anno 2009

Numero Potenza (MW) Produzione (GWh)Idraulica 252 688 1395Eolica 5 13 24Solare 2 0 0Geotermica / / /Biomasse solide 6 32 175Bioliquidi 4 6 41Biogas 18 17 110Gas di discarica 22 32 207Rifiuti 1 9 21Totale 310 797 1973

4,535

Alessa

ndria 0

0,51

1,52

2,53

3,54

Biella

Cuneo

Novara

Torino

VCO

Vercell

i0

5

10

15

20

25

30

BiogasBiomassePotenza Biogas (MW)Potenza Biomasse(MW)

0

2

4

6

8

10

12

14

Alessa

ndria

Biella

Cuneo

Novara

Torino

VCO

Vercell

i0

5

10

15

20

25BiogasBiomassePotenza Biogas (MW)Potenza Biomasse(MW)

Impianti qualificati Impianti qualificati in esercizioin esercizio

Impianti qualificati Impianti qualificati in progettoin progetto

Fonte GSE 30/6/2008

IL BIOGAS IN PIEMONTE

CODIGESTIONEPer avere una digestione con un rapporto costo/efficienza favorevole si possono trattare differenti tipi di substrato miscelati in un unico digestore, incrementando la produzione di BIOGAS e compensando le fluttuazioni di biomassa stagionale

MATERIE PRIME UTILIZZATE PER LA DIGESTIONE ANAEROBICA

Reflui zootecniciLiquami di suini e boviniPollina

Scarti agro-industrialiSiero Scarti vegetaliFanghi di birrerie e cantine

Scarti macellazioneGrassi SangueContenuto stomacale

FORSU

fanghi di depurazione acque

Scarti colturalipaglia vinacce

Colture energeticheMais Sorgo Triticale

Fonte: Lab .Biocombustibili e biomasse

CARATTERISTICHE CHIMICHE E POTENZIALITA’ PRODUTTIVE DELLE BIOMASSE

MaterialiSostanza Secca (%)

Sostanza organica (%) m3 biogas/t SV

deiezioni suini 3-10 68-85 300-550

deiezioni bovini 6-11 68-85 200-400

Paglia 78-85 80-90

insilato di mais 35 85

insilato d'Erba 26-82 67-98

siero 4,5-6,5 80-90 330

scarti vegetali 10-20 65-85 440

Fanghi macellazione 5-24 83-98 800

Grassi animali 50-90 75-95 1100

Intestini pressati 20-45 90 900

RIFIUTI Frazione organica 9-37 74-98 700

ALLEVAMENTI

AGRICOLTURA

300-700

AGRO-INDUSTRIA

MACELLAZIONE

MaterialiSostanza

organica (%) m3 biogas/t SV

deiezioni suini 3-10 68-85 300-550

deiezioni bovini 6-11 68-85 200-400

Paglia 78-85 80-90

insilato di mais 35 85

insilato d'Erba 26-82 67-98

siero 4,5-6,5 80-90 330

scarti vegetali 10-20 65-85 440

Fanghi macellazione 5-24 83-98 800

Grassi animali 50-90 75-95 1100

Intestini pressati 20-45 90 900

RIFIUTI Frazione organica 9-37 74-98 700

300-700

liquame di 1 bovino(400Kg)

25-35m3 biogas /anno

liquame di 1 suino(100Kg)

8000-12000m3 biogas /anno

1 ha si silomais(55t/a)

200-300m3 biogas /anno

1 ha mais = 40 bovini 1 ha mais = 300-400 suini

R.Chiumenti Dip. Scienze Ambientali Università di Udine

Scelta delle biomasseDue sono gli aspetti importanti della scelta delle matrici organiche da utilizzarsi in un digestore: il costo della matrice e la produttività della matrice in termini di biogas prodotto per unità di peso.

BIOMASSA Sostanza secca%

Produzione potenziale di biogas (m3/t t.q.)

Costo (euro/t)

Costo unitario biogas Producibile(euro/m3 biogas)

Insilato di Mais 30 200,4 72 0.36Liquame suino 4.2 10.4 0 0Liquame bovino 1.8 2.4 0 0Pollina 23.5 97.8 0 0Rifiuto organico selezionato 49 385 - 45 - 0.11Frazione organica dei rifiuti 35 226 - 45 - 0.20Rifiuto a base vegetale 26,4 177 - 45 - 0.25Fango di depurazione 19.3 46.4 0 0Scarti a base di frutta e verdura 23.7 157.1 - 45 - 0.28

L’informatore agrario: Fattori che rendono ottimale la digestione, 2008

FRAZIONE ORGANICA DEI RIFIUTI SOLIDI URBANI DA RACCOLTA DIFFERENZIATA (Forsu) 2009 in Piemonte

• Quantità trattata in compostaggio e digestione anaerobica : ~ 181.000 t - 79%• Quantità trattata fuori Regione: ~ 48.000 t (21%)

(Fonte: Indagine sui rifiuti della Regione Piemonte, anno 2010)

PROVINCIA Frazione Organica (t/a)

Alessandria 24.525,77Asti 12.628,82

Biella 4.290,74Cuneo 7.516,25Novara 26.716,63Torino 140.545,98VCO 11.800,41

Vercelli 727,30Totale Regione 228.751,89

51,4 Kg/ ab. * anno

Digestione anaerobica della FORSU

La sola Provincia di Torino ha una potenzialità di quasi 30 milioni di Nm3/anno di biogas da digestione anaerobica di FORSU.

Equivalenti a 50.000 MWh all’anno di energia elettrica.

2006 [ton/a] ITALIA PiemonteProvincia di Torino

FORSU (umido+verde) 2.702.500 272.451 187.266Potenzialità impianti digestione anaerobica 300.000 100.000 100.000FORSU trattata 138.000 35.000 35.000Potenzialità Impianti di Compostaggio 5.901.214 535.657 110.000Quantità tot trattata 3.185.597 342.613 87.944Organico 1.184.097 84.578 55.000Verde 1.076.503 122.072 20.800Fanghi 536.166 84.074 1.800altro 388.848 51.889 10.000

Osservatorio rifiuti Provincia di Torino, 2006

MA QUANTO BIOGAS PRODUCO DA 1 TONNELLATA DI FORSU

Costo smaltimento FORSU € /TON = 80-100 €

Rifiuti in Piemonte

90 € x 228.751= 20.587.590 €

Biogas : 228.751 x 137 =31.338.887 m3 biogas totali

Nel progetto in corso…

PROVINCIA Frazione Organica (t/a)

Alessandria 24.525,77Asti 12.628,82

Biella 4.290,74Cuneo 7.516,25Novara 26.716,63Torino 140.545,98VCO 11.800,41

Vercelli 727,30Totale Regione 228.751,89

RESA 0.73 m3/kg SV 137 m3 biogas per tonnellata FORSU

……E con i Certificati verdi?

1 m3

biogas1,8-2 kWh

energia elettrica1Kwh = 0.09 €

Ricavo da 1 ton di FORSU137 x 2 = 274 KWh274 x 0.09 = ~ 25 €

Vendita energia elettrica (90 €/Mwh)

1Kwh = 0.11 €

Ricavo da 1 ton di FORSU137 x 2 = 274 KWh274 x 0.11 = ~ 30 €

1 m3

biogas1,8-2 kWh

energia elettrica

Cerificati Verdi (112,82 €/MWh €) +

55 €/ ton FORSUa cui bisogna anche aggiungere i costi del “NON SMALTIMENTO” ~ 90 €/ton

= 145 €/ton

A titolo di esempio, un azienda con un impianto di potenza pari ad 1MW, potrebbeteoricamente produrre:1MW x 24h x 365 giorni = 8.760 MWh• Il valore cumulato dei suoi CV sarebbe:

8.760 x 1,8 x 91,38 =1.440.879,8 €

• Nel 2006 il valore medio dei CV è stato di 139,13, nel 2009 di 112,82 €/MW

• La quantità di CV si ottiene moltiplicando i MWh prodotti per un coefficiente variabile tra 0,8 e 1,8 (a seconda del tipo di impianto).

UN ESEMPIO PRATICO: Azienda da 2 MW, che produca elettricità da biogas da FORSU

• Operatività: 16 ore al giorno• Operatività: 290 giorni/anno• Coeff. Di Moltiplicazione per la FORSU: 1,10

MWh = 2 x 16 x 290 = 9280CV = 9280 X 1,10 = 10208PARI AD UN VALORE DI 10.208 MWh x 112,82 = 1.159.789 €

A questa somma si aggiunge il valore dell’elettricità prodotta a 90 euro/Mwh: = 9.280 x 90 = 835.200PER UN TOTALE DI = 1.159.789+ 835.200 = 1.994.989 €

FORZA Capitale necessario relativamente basso

Stato dell’arte della tecnologia, ivi incluso il controllo dell’inquinamento

Potenziale di produzione elettrica tramite il metano prodotto

Riduzione della parte organica nelle discariche con la conseguente riduzione dei

gas prodotti dalle discaricheContributo nelle politiche nazionali ed

europee per l’aumento delle sostanze di scarto riciclate

Riduzione dell’impatto ambientale

La parte biodegradabili dei rifiuti può essereintegrato con materiali provenienti da fonti

animali e vegetaliL’energia prodotta può ottenere i Certificati

Verdi e le varie altre agevolazioni previste

Riduce la massa dei rifiuti

DEBOLEZZALa digestione anaerobica per i rifiuti richiede un

costoso pre-processoEmissione di cattivi odori durante le fasi discarica dai camion, separazione e carico nei

digestoriLa digestione anaerobica richiede più capitali

del compostaggioSolo la parte organica dei materiali può essere

usata per ottenere i benefici legislativi per laproduzione di energia.

Vi sono costi per le varie fasi di avvicinamento,carico, scarico, sollevamento dei materiali da

trattareI prodotti finali separati (sostanze non

biodegradabili) possono essere compromessiper il riciclaggio in quanto contaminati

E’ necessaria la pulizia, la lavorazione e lostoccaggio del gas prodotto, cose che hanno

un costo.Il digestato prodotto, se non utilizzato in

agricoltura, deve essere portato a discaricacon i costi connessi

Punti di forza e di debolezza della digestione anaerobica

Fonti di biomassa per la produzione di biogas nel vostro territorio. Campagna Energia sostenibile per l'Italia Supplemento al N. 405 Lug 2008

BILANCIO COMPLESSIVO DELLE EMISSIONI DI CO2 IN IMPIANTI DI COMPOSTAGGIO E

DIGESTIONE ANAEROBICA DELLA FRAZIONE ORGANICA DEI RIFIUTI

Regione Veneto/ dati ARPAV – Osservatorio regionale per il Compostaggio Compost una fonte di nuova fertilità (2009)

Michael Köttner, Dipl. Agrar-Biologe Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum

FERMENTAZIONE ANAEROBICA COMPOSTAGGIO

ENERGIA Produzione (300-600 kWh/t) Consumo h (20-100 kWh/t)

RISANAMENTOGarantito sotto gli standard da

osservare e rispettareGarantito sotto gli standard da

osservare e rispettare

EMISSIONI Bassi (Odori, ammoniaca)Alti (Odori,

ammoniaca,Metano,Nox, H2SO4)EFFETTO FERTILIZZANTE (N) Veloce Lento

MATRICI NON IDONEE Potature alberi e cespugliMatrici liquide (tali biomasse

possono essere utilizzate solo se

FERMENTAZIONE ANAEROBICE VS. COMPOSTAGGIO

IMPIANTO PER 550 BOVINI 75KW

Utile operativo 52900 euro/anno

pay-back 6,6 anni

entrate uscite

Costo dell'Impianto euro 350.000

energia elettrica prodotta kWh/anno 622.500energia elettrica finanziata dai CV (al netto dell'autoconsumo) kWh/anno 560.250 67.230

energia elettrica utilizzata (1) kWh/anno 80.000 3.200

vendita energia elettrica (2) kWh/anno 480.250 38.420

costo biomassa euro

ammortamento interessi (3) euro 40.000

quote varie (4) euro 3.500

manutenzione euro 12.450

(1) Per sala mungitura e altre utenze(2) A 0,08 euro/KWh(3) In 12 anni con interesse al 6%(4) 1% del costo dell’impianto

entrate uscite

Costo dell'Impianto euro 350.000

energia elettrica prodotta kWh/anno 622.500energia elettrica finanziata dai CV (al netto dell'autoconsumo) kWh/anno 560.250 168.000

energia elettrica utilizzata (1) kWh/anno 80.000 3.200

vendita energia elettrica (2) kWh/anno

costo biomassa euro

ammortamento interessi (3) euro 35.000

quote varie (4) euro 3.500

manutenzione euro 12.450

Utile operativo 120,000 euro/anno

pay-back 2,9 anni

(1) Per sala mungitura e altre utenze(2) A 0,3 euro/KWh(3) In 15 anni con interesse al 6%(4) 1% del costo dell’impianto

…CON I CERTIFICATI VERDI (KWh 0,3 €)

Propensione al recupero mediante DIGESTIONE ANAEROBICA e/o compostaggio di scarti/sottoprod. organici da agroindustria

*** ottima ** buona * scarsaFonte: CRPA

DIGESTIONE ANAEROBICA

Criticità COMPOSTAGGIO Criticità

DEIEZIONI ZOOTECNICHE - liquami suini e bovini *** - NO -

- letame bovino ** lettiera ** umidità - lettiera avicola NO -- ** azoto

- pollina (senza lettiera) ** azoto, inerti ** azoto

SOTTOPRODOTTI ANIMALI

- sangue e altri SOA liquidi *** pastorizzazione,

azoto, grassi NO --

- SOA solidi (U< 80-85%) ** pastorizzazione,

azoto, grassi ** azoto

- siero di latte *** acidità NO --

SCARTI VEGETALI

- buccette di pomodoro * scarsa

biodegradabilità * scarsa

biodegradabilità - scarti vegetali vari (mais dolce, polpe bietola, ecc.) *** acidità *** umidità

FANGHI DEPURAZIONE - dal comparto vegetale ** inerti ** umidità - dal comparto animale ** grassi ** umidità

Gerarchia di gestione dei rifiuti

Sostenibilità minima

Sostenibilità massima

Minimizzazione Minimizzare la produzione

Massimizzare il recupero di materia

Massimizzare il recupero di energia

Minimizzare il ricorso in discarica

Incenerimento VS riciclo plastica

pulita

Incenerimento VS Digestione anaerobica

Incenerimento VS compostaggio

Incenerimento VS Discarica rifiuti misti

L’incenerimento è la soluzione migliore

L’incenerimento non è la migliore alternativa

La differenza tra l’incenerimento e le alternative è minima

Inceneritore Vs Digestione anaerobica SINTESI DELL’ESAME DEGLI IMPATTI AMBIENTALI STIMATI DA 12 DIVERSI STUDI

Evaluating waste incineration recovery method from an environmental point of view (Confederation Of European Waste to Energy Plants 2004)

GWP potenziale di riscaldamento globaleAcid potere acidificanteEutr. EutrofizzazionePhot. Fotossidazione Tox. Tossicità

2631

64

100

68 64

24

6 512

0

20

40

60

80

100

120

Incenerimento VS riciclo plastica

pulita

Incenerimento VS Digestione anaerobica

Incenerimento VS compostaggio

Incenerimento VS Discarica rifiuti

misti

L’incenerimento è la soluzione miglioreL’incenerimento non è la migliore alternativa

La differenza tra l’incenerimento e le alternative è minima

RISULTATI DELL’ESAME DEGLI IMPATTI AMBIENTALI STIMATI DA 12 DIVERSI STUDI