L’utilizzo di erbai in

digestione anaerobica

BIOGAS ITALY

Rimini Fiera

12 febbraio 2015

IEE/12/046/SI2.645700 2013 - 2016

Relatore: Federico Correale

Santacroce

Veneto Agricoltura

Gruppo di lavoro:

Federico Correale Santacroce (VA)

Alessandro Menegon (VA)

David Bolzonella (UNIVR)

Andrea Mattioli (UNIVR)

Erba e biogas

Le biomasse erbacee richiedono

una serie di passaggi da eseguire

prima della valorizzazione

energetica: raccolta della

biomassa in campo, trasporto,

essiccazione, taglio, stoccaggio,

omogeneizzazione,

compattazione, carico, controllo

qualità

La meccanizzazione

L’erba è un materiale relativamente

voluminoso, che richiede per raccolta

e trasporto macchine di dimensioni

relativamente grandi. Supponendo

una produzione/disponibilià di erba di

5-6 tonnellate per ettaro, e

considerando una densità media

apparente di 200-220 kg/m³, bisogna

raccogliere e movimentare un volume

medio di 20-25 m³ per ettaro

IL TRATTAMENTO DELLA MATRICE

Raccolta Controllo materiale pulito

Vagli per rimozione inerti

(sassi e plastiche)

IL TRATTAMENTO DELLA MATRICE

Due possibili vie

Uso tal quale del materiale fresco Insilamento

Conservazione del

campione,

Uso del campione come

stock,

Dieta omogenea.

Conferimento in impianto

in tempi consoni

all’insilamento,

Lieve perdita di carbonio

(<5-7%)

materiale pronto

all’uso,

Presenza di liquidi

(percolati) in platea

Dieta non omogenea,

Presenza di liquidi,

Substrato non pre-digerito.

IL TRATTAMENTO DELLA MATRICE

Esempio di trincea di

sfalci erbosi

LO STOCCAGGIO

Pretrattamento con estrusore

Rottura fibre,

Aumento superficie aggredibile,

Liberamento dei succhi

Miglior miscelazione in reattore e rese energetiche

PRETRATTAMENTI OPZIONALI

Contenuto energetico

Il potenziale in biogas di sfalci erbosi di diversa origine e tempistica

nel corso dell’anno ricade nel range 70 – 150 m3/ton

Ad esempio

1 ton insilato di mais = da 1,5 a 3 ton insilato di erba

Di Cosa stiamo parlando?

153

77

0

30

60

90

120

150

180

0 20 40 60

m3/t

TQ

Giorni (d)

Taglio estivo Biogas

Metano

146

72

0

30

60

90

120

150

180

0 20 40 60

m3/t

TQ

Giorni (d)

Taglio invernale Biogas

Metano

Contenuto energetico

Logiche di Filiera (I)

Nell’utilizzo delle matrici erbacee si può operare con logiche

di filiera diverse:

filiera con trasporto diretto: il taglio e il trasporto all'impianto di digestione

finale vengono eseguiti senza interruzioni

Punti di forza Punti di debolezza

Gestione semplificata Necessità di elevate capacità di carico e di

trasporto

Funzionamento conveniente con

macchine combinate ad elevata capacità

di carico

Sistema critico nel caso di lunghe distanze,

soprattutto in presenza di veicoli di piccola

capacità di carico utile

Diminuzione del rischio di incidenti a

causa della riduzione di operazioni

complementari

Necessario un elevato numero di veicoli

per garantire continuità, soprattutto nel

caso di trasporto a lunga distanza

Logiche di Filiera (II)

Logistica di filiera indiretta con trasporto interrotto. L'erba tagliata viene

insilata in un luogo intermedio tra la zona di raccolta e gli impianti di

digestione

Punti di forza Punti di debolezza

Efficace anche nel caso di più digestori

serviti dalla stessa filiera

La gestione del piano di alimentazione

può essere complessa

Ridotta necessità di stoccaggio presso il

sito del digestore

Maggiori costi per le operazioni di carico

e scarico

I depositi intermedi di insilamento

riducono la distanza complessiva di

trasporto effettuato da veicoli a bassa

portata dopo lo sfalcio

E’ necessario reperire o disporre di siti di

stoccaggio intermedio

La Raccolta

Attuale destinazione: filiera zootecnica/ conferimento

impianto compostaggio

Inquadramento legislativo (residui erbacei): rifiuto

• Periodo primo taglio: marzo/aprile

• Tecniche di gestione:

raccolta dei residui erbacei

raccolta solo primo taglio annuale

mulching (no raccolta)

• Consumo medio macchinari taglio: 5-10 km/l

• Consumo medio macchinari per la raccolta/rimozione dei

residui: 2-5 km/l

IEE “GR3”

Finanziato dal programma Intelligent Energy for Europe (IEE)

Il progetto si propone di esplorare a tutto campo la possibilità di utilizzo degli

scarti vegetali, con particolare riferimento agli sfalci, per integrare i mix di

alimentazione dei digestori.

Principali Output:

Effettiva disponibilità di questo tipo di biomasse

Potenzialità delle stesse per una graduale sostituzione di parte delle colture di

pregio (mais) che finiscono nei digestori

Definizione delle barriere legislative e procedurali che si rendono problematico un

utilizzo su larga scala di queste matrici di scarto.

Analisi della convenienza economica e della logistica di filiera che ottimizzi e

favorisca lo sfruttamento di sfalci e residui vegetali nella produzione di biogas.

Grass as Green Gas Resource

Dall’Erba all’Energia

Connettere i “produttori di residui

erbacei” con i produttori di biogas

Stima/inventario dei residui vegetali

erbacei disponibili

Panoramica delle migliori tecnologie

disponibili e delle best practices

Messa a punto di strumenti web

(Protocollo per la prevalutazione di

qualità della biomassa e WebTool per il

calcolo della redditività)

Strategie non-tecnologiche

PROJECT SUMMARY

Regioni Target

Sfalci/Servizi ecologici

Purificazione

Insilaggio

Digestione

Compostaggio

cogenerazione

Biogas/Biometano

Ap

pro

vv

igio

na

me

nto

V

ALO

RIZ

ZA

ZIO

NE

FIN

ALE

BACKGROUND

Attualmente circa il 70% dei residui da sfalcio

di erba vengono smaltiti o lasciati in loco, il

30% compostati

Impianti di Biogas alimentati con materie

prime più sostenibili

FIL

IER

A D

I V

ALO

RIZ

ZA

ZIO

NE M

AN

CA

NTE

A causa di :

-Carenze nella logistica Necessità di investimenti

-Aspetti e problematiche di ordine legislativo

-Scarsi o nulli contatti fra gli stakeholders

-Categorizzazione dei “rifiuti” verdi Possibilità

-Incremento di produzione di energia rinnovabile 1 t erba ~ 340 kWe and 400 kWt

-Mancata perdita di energia primaria (nel

compostaggio)

-Maggior controllo nello smaltimento dell’erba

-Nuovi posti di lavoro (economia sociale)

Una fonte importante

L’erba conferita ai soli impianti di trattamento (soprattutto

compostaggio) è pari a oltre 200.000 t/anno nella Regione Veneto;

Le quantità afferenti alle aree agricole e alla rete idrica superficiale

sono di gran lunga più consistenti, pur se di difficile stima (mancata

raccolta), e rappresentano un bacino di raccolta spesso più vicino

agli impianti di D.A.

Stima produttività aree verdi Reg. Veneto

VENETO

Tipologia Sup. (ha)

Superfici a copertura erbacea: graminacee non soggette a rotazione 104.981,56

Pascoli diversi 22.654,06

Superfici a prato permanente ad inerbimento spontaneo, comunemente non lavorate 12.129,08

Aree verdi urbane 3.351,18

Superficie complessiva (ha) 143.115,88

(con produttività pari a ~8 t/ha*) Produttività complessiva (t) 1.144.927,04

* dato CDB Acque Risorgive

Common performance

indicators

Produttività annua stimata: 1.144.927 t / anno

Situazione attuale

83% lasciato “in situ” / discarica / dest. zootecnica

950289,4 t / anno

17% compostaggio

194.638 t / anno

0% impianti a biogas

0 t / anno

C.P.I.

I Dati e il QPT

L’analisi di casi studio è propedeutica

alla realizzazione di alcuni business

plans pilota dedicati alla filiera di

raccolta e gestione degli scarti

erbacei.

Verà reso disponibile un Quality

Prediction Tool, utile a stimare la resa

potenziale dell’erba in biogas, in ogni

specifica situazione.

Lo strumento è attualmente in fase di

elaborazione, a cura dell’Università di

Gent (B).

Business plans

Schema standard adattabile alle diverse realtà della filiera biogas (manutentori di aree verdi + gestori di impianti)

Origine della biomassa (provenienza residuo erboso)

Sfalcio banchine/cigli stradali

Gestione aree naturali

Sfalcio argini canali

Operazioni di taglio e raccolta dell’erba

Tipologia di macchinari:

Capacità di raccolta della macchina

Costi di noleggio

Costi manodopera

Costi operativi

Pretrattamenti (eventuali)

Rimozione impurità (es. separatore a tamburo, economia sociale, etc.)

opere civili, materiali, elevati costi operativi (manodopera)

Triturazione biomassa

Stoccaggio

Insilamento coperto/scoperto

Costruzioni opere civili, materiali, autorizzazioni

Trasporto

Distanza sito di taglio/raccolta digestore

Business plans

Processo di digestione

Costi d’investimento, gestione e manutenzione dell’impianto

Caratteristiche tecniche

Capacità del digestore

Alimentazione/giorno

Tempo di residenza idraulica

Active volume

Capacità disponibile nel silos

Capacita disponibile nel box

Post-trattamento

Es. processi di igienizzazione, pastorizzazione, etc.

Business plans

Scenari individuati attraverso i business plans:

Filiera “raccolta biomassa”:

Gestione aree verdi in ambiente urbano e periurbano,

operata da Cooperative sociali (n°2 business plans).

Filiera “raccolta e digestione”:

Gestione aree verdi in ambiente alpino e conferimento

residuo erbaceo ad un impianto di digestione (n°1

business plan).

Gestione aree verdi in ambiente agricolo e sfalcio

sponde fluviali con potenziale conferimento ad impianti

di biogas locali (n°1 business plan).

Business plans

Gli stakeholders

Il progetto sta suscitando grande interesse, per motivi diversi

… e a volte divergenti …..

Ad oggi sono stati coinvolti nel Progetto GR3 83 stakeholders, ripartiti nel modo

seguente:

7 communities responsible for grass as waste [8%];

26 biogas plant oweners/operators [31%];

12 landscape protection management [15%)];

14 grass residue producers (Cooperatives, agricultural businesses) [17%];

24 others technicians/consultants/designers/press/research) [29%].

BAT/SOTA

Documento già disponibile

(in pubblicazione sul

web, lingua inglese)

Abstract disponibile in

lingua italiana

Raccolta di indicazioni

tecniche sullo stato dell’arte e

le migliori tecnologie

applicabili alla filiera

Settore Bioenergie e Cambiamento Climatico

Tel. +39 049 8293711

Fax +39 049 8293815

E-mail bioenergie2@venetoagricoltura.org

venetoagricoltura@pecveneto.it

http://www.venetoagricoltura.org http://www.grassgreenresource.eu

Grazie per l’attenzione…

La Disponibilità

Per quanto riguarda la “disponibilità” di residui erbacei in ambito rurale, è

possibile fare riferimento ad una base dati limitata, in via di ulteriore

implementazione.

Per gli esempi pilota si è fatto riferimento alla realtà di cooperative sociali

incaricate nella gestione del verde in aree urbane e periurbane. I dati in tal

senso sono stati raccolti in collaborazione con IRECOOP Veneto.

Alcuni dati medi: • Aree studio: n°15

• Tipologia d’erba: prato polifita

• Superficie media aree studio: 1,5 ha

• Terreni: argillosi, sabbiosi/argillosi

• Numero medio tagli/anno: 5-6

• Resa media in peso umido (tq): 1,4 t

• Resa media in peso secco (ss): 0,7 t

• Resa media complessiva annuale (ss): 3,4 t