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BIOGAS: SITUAZIONE E PROSPETTIVE

IN ITALIA

Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A.

WORKSHOP

Lodi21 giugno 2011

Analisi tecnica di 4 Analisi tecnica di 4 impianti: progetto Life impianti: progetto Life Seq_CureSeq_Cure

Claudio Fabbri, Sergio PiccininiCentro Ricerche Produzioni AnimaliReggio Emilia

Workshop, Lodi, 21 giugno 2011IL BIOGAS: SITUAZIONE E PROSPETTIVE IN ITALIA

Impianti a confronto: 4 diverse tipologieImpianti a confronto: 4 diverse tipologie

Consorzio Agrienergy (RA) Colture dedicate + Sottoprodotti + liquami bovini

Azienda Cazzani (BO)

Colture dedicate

Azienda Mengoli (BO) liquami bovini + Sottoprodotti + Colture dedicate

Azienda Fontana (PC)

liquami suini


1° impianto: solo effluenti suinicoli1° impianto: solo effluenti suinicoli

Capi presenti: 11.000 in ingrassoLiquame: 110-140 m3/gDigestori: 2 x 1370 m3

HRT: 21 giorniTemperatura: 35-40 °CCHP: 2 x 90 kW + 125 kWCOV: 1 kgSV/m3/gg


La disponibilità di biomassaLa disponibilità di biomassa

Dipende dalla quantità di solidi totali escreti, ovvero dal peso vivo presente, e dalla tipologia di stabulazione

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Peso vivo [kg]

Escr

ezio

ne (k

g/tp

v/a) Peso medio:

100 kg


1° impianto: variabilità della disponibilità di 1° impianto: variabilità della disponibilità di biomassabiomassa

600

800

1000

1200

1400

1600

1/12 31/12 31/1 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 31/8 1/10 31/10 1/12 31/12

Peso

viv

o m

edia

men

te p

rese

nte

[t]


2° impianto: liquami bovini + sottoprodotti 2° impianto: liquami bovini + sottoprodotti + colture dedicate+ colture dedicate

Liquame: 12-13 m3/gDigestori: 2 x 1050 + 850 m3

HRT: 60 giorniTemperatura: 35-40 °CCHP: 115 + 240 kWCOV: 2,5 kgSV/m3/gg


2° impianto: disponibilità di biomasse2° impianto: disponibilità di biomasse

7,2

7,4

7,6

7,8

8

8,2

8,4

8,6

8,8

20 22 24 26 28 30 32 34

Produzione latte [kg/giorno]

Escr

ezio

ne d

i sos

tanz

a se

cca

[kg/

gior

no]

Dipende dalla quantità di solidi totali escreti, ovvero dal peso vivo presente e dalla produzione di latte, dalla tipologia di stabulazione e quantità di paglia utilizzata


2° impianto: disponibilità di biomasse2° impianto: disponibilità di biomassePatate

Polpe barbabietola

Cipolle

SilomaisSolidi totali

(g/kg)Solidi volatili

(g/kg)Azoto totale

(%ST)

Patate 222 213 (96%ST) 1,59

Polpe barbabietola 150 132 (88%ST) 1,99

Cipolla 102 92 (90%ST) 2,17

Silomais 330 310 (94%ST) 1,46

Liquame 89 71 (79%ST) 4,4

Liquame


3° impianto: colture dedicate + 3° impianto: colture dedicate + sottoprodotti + effluenti bovini sottoprodotti + effluenti bovini

Liquame: 15 m3/gDigestori: 1000 + 2 x 2400 m3

HRT: 90 giorniTemperatura: 38-40 °CCHP: 845 kWCOV: 1,9 kgSV/m3/gg


3° impianto: disponibilità di biomasse3° impianto: disponibilità di biomasse

Solidi totali (g/kg)

Solidi volatili (g/kg)

Azoto totale (%ST)

Patate 245 226 (92,4%ST) 1,53

Polpe barbabietola 330 188 (68,5%ST) 2,00

Mix frutta 131 109 (83,8%ST) 3,38

Silomais 352 333 (94,5%ST) 1,40

Liquame 49 36 (70%ST) 5,6

Fagiolino

Cipolle

Trituratore aziendale

Frutta


4° impianto: colture dedicate4° impianto: colture dedicateDigestori: 2 x 2800 m3

HRT: 62 giorniTemperatura: 50-52 °CCHP: 1425 kWCOV: 4,1 kgSV/m3/gg


4° impianto: disponibilità biomasse4° impianto: disponibilità biomasse

Solidi totali (g/kg)

Solidi volatili (g/kg)

Azoto totale (%ST)

Silomais 332 313 (94%ST) 1,32


Riepilogo caratteristicheRiepilogo caratteristiche

Impianto Tipo reattori Volume reattori Temperatura Potenza elettrica

1 CSTR 2 x 1.370 m3 36-38 °C 90 + 125 kW

2 CSTR 2 x 1.050 +850 m3 36-38 °C 115 +

240 kW

3 PFR+CSTR 1.000 +2 x 2.400 m3 36-38 °C 845 kW

4 CSTR 2 x 2.800 m3 52-54 °C 1.450 kW


Ripartizione carico organicoRipartizione carico organico

1° 2° 3° 4°

Effluenti zootecnici Sottoprodotti agroindustria Colture dedicate

Carico Organico Volumetrico (COV) [kg SV/m3/gg]

1,0 2,5 1,9 4,1

Tempo di ritenzione idraulica (HRT) [gg]

21 60 90 62

100%

9,4%

67,0%

23,6%5,0%

21,0%

74,0%

4,7%

95,3%


Potenza elettrica installata ed effettivaPotenza elettrica installata ed effettiva

Fontana Mengoli Agrienergy Cazzani0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

215215355355

845845

14251425

116287

750

1309

Potenza instal-lata

Potenza effet-tiva

Pot

enza

ele

ttric

a [k

W]


Rese in metano ed energia elettricaRese in metano ed energia elettrica

Impianto Biogas(Nm3/kgSV)

Metano(Nm3/kgSV)

Energia elettrica

(kWhe/kgSV) (% della potenzialità)

1° 0,42 0,28 0,99 53,9%

2° 0,45 0,24 0,80 80,8%

3° 0,67 0,35 1,48 88,8%

4° 0,64 0,32 1,35 91,8%

LS: liquami suini; LB: liquami bovini; S: sottoprodotti; CD: colture dedicate


Principali problematiche riscontratePrincipali problematiche riscontrate

Variabilità produttiva dovuta alla variabilità della disponibilità

60708090

100110120130140150

700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400

Peso vivo mediamente presente [t]

Pote

nza

elet

trica

pro

dotta

[kW

]



0

1

2

3

4

5

6

7

1/8 31/8 30/9 30/10 29/11 29/12 28/1 27/2

CO

V [

kgSV

/m3.

gg]

e I

pV [

m3/

m3.

gg]

10

1.010

2.010

3.010

4.010

5.010

6.010

7.010

Aci

dità

tot

ale

(mg/

kg)

e po

tenz

a el

ettr

ica

(kW

)

COV IpV Acidità totale Potenza elettrica

Inizio crisiSovraccarico improvviso

Evidenza della crisi

Acidosi da carenza micronutrienti e sovraccarico



Mancata produzione per mancato carico!

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1/8 1/9 1/10 1/11 1/12 1/1 1/2 1/3 1/4

Cari

co o

rgan

ico

volu

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rico

(k

gSV

/m3/

gg)

0

5

10

15

20

25

Prod

uzio

ne en

ergi

a el

ettr

ica

[MW

h/gg

]

Carico organico volumetrico Produzione elettrica

Inizio carico SottoprodottiA basso ST

Problemi alla Problemi alla tramoggiatramoggia


Il digestato prodottoIl digestato prodotto

Impianto pH ST SV NTK N-NH4+ Ptot

[-] [g/kg] [g/kg] [SV/ST] [mg/kg] [mg/kg] [%NTK] [mg/kg]

LS 8,24 28,86 14,79 51,2% 3837 2958 77,1% 835

LB+S+CD 7,77 52,12 36,33 69,7% 3892 2268 58,3% 504

CD+S+LB 7,80 87,75 58,40 66,5% 4633 2136 46,1% 619

CD 8,06 97,68 74,74 76,5% 5311 2341 44,1% 947

LS: liquami suini; LB: liquami bovini; S: sottoprodotti; CD: colture dedicate


ConclusioniConclusioni

La variabilità della disponibilità di biomasse è un elemento di valutazione fondamentale

Il monitoraggio degli impianti è importante per ricostruire le cause di “failure”

Sottoprodotti ed effluenti garantiscono buone performances a bassi costi ma attenzione alla corretta formulazione delle “diete”

Ampie volumetrie garantiscono ampi margini di flessibilità gestionale

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Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione

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