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INNOVHUB

STAZIONI SPERIMENTALI PER L’INDUSTRIA

Innovare è la nostra tradizione

Dalle biomasse alle bioenergie:

biogas e biometano in Italia

Silvia Bertagna, Paola Comotti

25 novembre 2015 - Energie Rinnovabili ed Efficienza Energetica: quale futuro?

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Innovhub – Stazioni Sperimentali per l’industria Innovhub – Stazioni Sperimentali per l’industriaInnovhub – Stazioni Sperimentali per l’industria I –

L’Azienda si articola in 5 Aree di Business:

Stazione Sperimentale per la Carta, cartoni e paste per carta

Stazione Sperimentale per i Combustibili

Stazione Sperimentale per le Industrie degli Oli e dei Grassi

Stazione Sperimentale per la Seta

Innovazione

Innovhub SSI è l'Azienda Speciale della Camera di Commercio di Milano che

nasce dalla unione delle ex-Stazioni Sperimentali per l’Industria dei settori cartario,

tessile, dei combustibili e degli oli e dei grassi.

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I settori e le aree di specializzazione

Area Carta

• Filiera cartaria

• Imballaggi

• Biodegradabilità

• Riciclo

• Nanotecnologie

• Controllo qualità prodotti

• Life Cycle Assessment

Area Combustibili

• Combustibili tradizionali (gas, petrolio,

carbone e loro principali prodotti derivati)

• Fonti energetiche alternative

(biocombustibili, biomasse, …)

• Controllo delle emissioni (fonti fisse e

mobili)

• Sicurezza (sicurezza dei processi chimici,

infiammabilità, esplosioni)

Area Oli e Grassi

• Semi e frutti oleaginosi, oli e grassi

vegetali e animali e loro derivati

• Oli minerali e lubrificanti

• Detersivi e tensioattivi

• Pitture e vernici

• Prodotti cosmetici e di igiene personale

Area Seta

• Tessile, fibre, fili, filati, tessuti e capi finiti

• Biotecnologie

• Nanotecnologie

• Materiali tessili innovativi

• Microscopia elettronica a scansione

4 Aree tecniche dotate di attrezzature moderne e laboratori altamente specializzati1 Area Innovazione

Area Innovazione

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Area Combustibili

Attività

Analisi e consulenze sui combustibili

Test prestazionali

Analisi delle emissioni da fonte fissa e mobile e qualità dell’aria

Sicurezza dei processi

Ricerca e sperimentazione

Attività normativa

Formazione tecnica

Settori di riferimento

Combustibili tradizionali (gas, petrolio, carbone) e prodotti derivati

Combustibili alternativi/biocombustibili (da biomasse, da rifiuti, etc.) e prodotti derivati

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Attività normativa

(Partecipazione diretta e attiva )

• Determinazione composizione dei

macro-componenti

e PCS/PCI, densità, indice di Wobbe

del biogas/biometano

• Sviluppo di metodiche per la

determinazione dei

componenti minori presenti nel

biogas/biometano (NH3, Cl, silossani,

metalli)

• Determinazione delle emissioni

postcombustione

• Sperimentazioni su veicoli alimentati

a biometano

Attività sperimentale

• Partecipazione in rappresentanza

dell’Italia su mandato UNI:

• CEN/TC 408 “Natural gas and

biomethane for use in transport and

biomethane for injection in the natural

gas grid”

• CEN/TC 408/EG4 “Proposed limit

values for contaminants in biomethane

based on health assessment criteria”

• GdL CIG “Mandate M 475 EU

Biomethane” Mirror Group Nazionale del

CEN/TC 408

• GdL CTI 904 “Biogas e Syngas

Biogenico”

...Area Combustibili e biometano

GN

Una grande famiglia

BIOGAS

B

I

O

M

E

T

A

N

O

Gas Naturale:

combustibile di origine

fossile

Biogas e Biometano:

combustibili di origine

biogenica

NH3

H2S

CO2co

N2

GAS COMBUSTIBILI

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Gas Naturale

Nella nostre case o nelle nostre automobili, attualmente non si utilizza Metano, bensì Gas Naturale

Gas Naturale “non è sinonimo” di Metano

La Norma UNI EN ISO 14532, conosciuta anche come “Vocabolario del Gas

Naturale” definisce il gas naturale come “miscela complessa di idrocarburi, composta

principalmente da metano, ma che generalmente include quantità sensibilmente

minori di etano, propano e idrocarburi superiori e alcuni gas non combustibili come

ad esempio azoto e anidride carbonica”

In Italia il Gas Naturale ha un contenuto

in Metano che varia dal 85 al 99%

Regola Tecnica del Gas

Combustibile pubblicata

come D.M. 19/2/2007

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Biogas

La norma prEN16723-2:2014 definisce il Biogas come

“gas che comprende principalmente metano e anidride carbonica

ottenuto dalla digestione anaerobica di biomassa”

Il Biogas ha generalmente un contenuto in Metano che varia dal 50 al 75%

Il Biogas ha una “ composizione differente” dal Gas Naturale

Il Biogas – digestione anaerobica

La DIGESTIONE ANAEROBICA è un processo biochimico che avviene in assenza di

ossigeno e che consiste nella demolizione ad opera di microorganismi della sostanza organica

complessa contenuta nei vegetali e nei sottoprodotti di origine animale o nei rifiuti.

BIOGAS (CH4, H2O, H2S, CO2, …)

SOSTANZE

ORGANICHE

COMPLESSE

SOSTANZE

ORGANICHE

SEMPLICI

ALCOLI,

CHETONI,

ACIDI

ORGANICI

METANIZZAZIONE

S.O. RESIDUE

DIGESTATO/COMPOST

BIODEGRADAZIONE

FASE IDROLITICA FASE ACIDOGENICA

BATTERI

FERMENTATIVI E

ACIDOGENI

BATTERI

METANIGENI

La durata del processo (15-30 gg) di digestione e il suo

rendimento sono dipendenti dal tipo di substrato e dal

tipo di processo (temperatura) che si utilizza (termofilo

(50-57°C), mesofilo (32-42°C), psicrofilo (5-25°C)).

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Il Biogas – materie prime e produzione

Le fonti da cui si può produrre biogas sono:

- digestione anaerobica di matrici agro-zootecniche (effluenti zootecnici, sottoprodotti

animali, scarti dell’industria agro-alimentare, colture dedicate)

- digestione anaerobica della frazione organica di rifiuti urbani (FORSU)

- digestione anaerobica dei fanghi di depurazione di reflui civili

- captazione di gas da discarica

- gassificazione di biomasse solide

Più del 90% degli impianti

di produzione di biogas

utilizza biomassa di

origine agrozootecnica

Fonte: dati CRPA, 2012

20%

12%

45%

5%

6%

17%

Altre matrici

effluenti zootecnici

effl. zootecn.+scartiagroind.+colture en.

effl.zootecn+coltureenerg.

effl. zootecn.+scartiagroind.

colture en.+scartiagroind.

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I numeri del Biogas

Nota: nel grafico dal totale sopra indicato sono esclusi gli impianti di biogas da rifiuti (circa 346 unità) e che

utilizzano fanghi di depurazione delle acque (circa 68 unità)

Fonte: Elaborazione ISSI su dati CRPA e GSE

Di questi, il numero di

impianti di biogas da

fonte agro-zootecnica

ammonta a circa 1300

unità per una potenza

complessiva installata di

945 MWe

Il numero complessivo di

impianti per la produzione di

biogas presenti in Italia

ammonta oggi a circa 1713

unità per una potenza

complessiva installata di

circa 1388 MWe

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

MW

e i

ns

tall

ati

Nu

me

ro i

mp

ian

ti

7,6%2,4%

68,4

%

21,6

%

<100 kW

100-500 kW

500-1000 kW

>1000 kW

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Impiego del Biogas - cogenerazione

Con il termine COGENERAZIONE si intende la produzione combinata di energia elettrica e

energia termica (calore). Con la BIO-COGENERAZIONE si produce pertanto energia elettrica

e termica utilizzando scarti agricoli e zootecnici, colture dedicate o FORSU.

Potenze degli impianti esistenti

Fino a poco tempo fa la cogenerazione era

l’unico utilizzo consentito per il biogas.

UTENZE

DELL’IMPIANTOENERGIA

ELETTRICA

ENERGIA

TERMICA

BIOGASBIOGAS

RETE

NAZIONALE

COGENERATORE

Fonte: Elaborazione ISSI su dati CRPA (2012)

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Analizzando la distribuzione regionale della

produzione da biogas è evidente che l’Italia

settentrionale fornisce il contributo

predominante (82,4% nel 2013).

Prima Regione nel 2013 è la Lombardia,

con il 33%, seguita da una certa distanza da

Emilia Romagna (15,2%), Veneto (14,2%) e

Piemonte (12,7%).

I numeri del Biogas

Fonte: GSE, Rapporto statistico, 2013

Dallo sfruttamento dei biogas nel 2013

sono stati generati 7.448 GWh, circa il

61,2% in più rispetto al 2012.

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I numeri del Biogas

Energia elettrica da bioenergie (2013): 4.033 MW di potenza installata

17.090 GWh

Fonte: GSE, Rapporto statistico, 2013

22,0%

34,4%

43,6%

Nel 2013, la percentuale da

biogas è risultata pari al 2,5%

della produzione nazionale

lorda di energia elettrica

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Da Biogas a biometano

FRAZIONE ORGANICA DI

RSU

SCARTI PROD. AGROALIMENTARE

BIOMASSE AGROFORESTALI

REFLUI ZOOTECNICI

FANGHI DI DEPURAZIONE

CH4 = 50-75%

CO2 = 25-45%

BIOGAS

BIOMETANO

CH4 = 95-98%

CO2 = 2-3%

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Da Biogas a biometano – purificazione e upgrading

BIOGAS

Adsorbimento a pressione oscillante

Lavaggio con acqua in pressione

Lavaggio chimico

(ammine)

Lavaggio con solventi

Membrane separatrici

BIOMETANORimozione

H2ORimozione

H2SRimozione N2 e O2

Rimozione NH3

Rimozione siliconi

Rimozione particolato

Rimozione CO2

PURIFICAZIONE UPGRADING

Raffreddamento

Compressione

Adsorbimento su c.a.

Assorbimento (glicoli)

Trattamento biologico (es. Thiobacillus)

Precipitazione chimica

(FeCl3/FeCl2)

Assorbimento chimico (Fe2O3)

Adsorbimento su c.a.

Membrane (contestualmen

te alla CO2)

Assorbimento su carboni attivi

Rimozione con membrane

(contestualmente alla CO2)

Strippaggio Assorbimento su carboni attivi

Filtri

meccanici

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Biometano

La norma prEN16723-2:2014 definisce il biometano come “gas che comprende

principalmente metano, ottenuto sia dall’upgrading di biogas che dalla

metanazione di biosyngas”

Il Biometano ha generalmente un contenuto in metano tra il 95 e il 98%

Il combustibile definito come

Biometano “non è costituito esclusivamente” da Metano

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Normativa Europea Qualità Biometano

prEN16723

“Natural gas and biomethane for use in transport and

biomethane for injection in the natural gas network

prEN16723-1:2014

“Natural gas and biomethane for use in

transport and biomethane for injection in the

natural gas network

Part 1: Specifications for biomethane for

injection in the natural gas network”

prEN16723-2:2014

“Natural gas and biomethane for use in

transport and biomethane for injection in

the natural gas network

Part 2: Automotive fuel specifications”

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Recenti sviluppi legislativi/tecnici

E’ stato pubblicato il DM 5 dicembre 2013 “Modalita' di incentivazione del

biometano immesso nella rete del gas naturale” (GU 295 del 17/12/2013)

UNI/TR 11537:2014

Il rapporto tecnico fornisce delle indicazioni

tecniche per l’immissione nelle reti di

trasporto e distribuzione del biometano

ottenuto dalla purificazione di gas prodotti

da fonti rinnovabili, garantendo le condizioni

di sicurezza e continuità del servizio

UNI/TR 11567:2014

Linee guida per la qualificazione degli

operatori economici (organizzazioni) della

filiera di produzione del biometano ai fini

della tracciabilità e del bilancio di massa

Norme tecniche

(CIG, CTI …)

Erogazione incentivi

(GSE)

Deliberazioni

(AEEGSI, Autorità per

l’Energia Elettrica, il

Gas e il Sistema Idrico)Deliberazione 46/2015/R/gas

«Direttive per le connessioni di impianti di

biometano alle reti del gas naturale e

disposizioni in materia di determinazione delle

quantità di biometano ammissibili agli

incentivi»

Deliberazione 208/2015/R/gas

"Modalità di copertura tariffaria delle

incentivazioni del biometano immesso nelle

reti di trasporto e distribuzione del gas

naturale"

Biometano immesso nelle reti di

trasporto e distribuzione del gas

naturale

Biometano utilizzato nei trasporti

previa immissione nella rete del gas

naturale

Biometano utilizzato in impianti di

Cogenerazione ad Alto Rendimento

20

...fino a poco tempo fa

UTENZE

DOMESTICHE

STAZIONI DI

RIFORNIMENTO

UTENZE

INDUSTRIALI

STAZIONI DI

RIFORNIMENTO

IMPIANTI DI PRODUZIONE

DI BIOGAS

IMPIANTI DIPURIFICAZIONE

DI BIOGAS

BIOGAS

Rete di gas naturale

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Oggi…impiego del Biometano – immissione in rete e autotrazione

Fonte: Lo stato dell’arte e le

prospettive del biometano,

S.Piccinini, CRPA, Reggio

Emilia, 14/5/2012

UTENZE

DOMESTICHE

STAZIONI DI

RIFORNIMENTO

UTENZE

INDUSTRIALI

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Il biometano in Europa

Diversi Paesi in Europa hanno esperienze di immissione di biometano in rete e/o del suo uso come

combustibile per autotrazione: la purificazione del biogas a biometano è stata avviata già a partire

dal 2007 in Germania e in altri paesi come ad esempio Austria, Svizzera, Svezia e Olanda.

Paese

Impianti di

purificazione a

biometano

Impianti biometano

con immissione in

rete

Numero tot. di

impianti di

biogas

Austria 10 7 503

Francia 3 1 283

Germania 84 82 8792

Italia - - 1280

Olanda 13 13 130

Polonia - - 219

Gran Bretagna 2 2 360

Svezia 47 8 229

Svizzera 17 15 600

Fonte: EU Green Gas

Grids Project (2012)

38.600 Bio-NGV

(92% dei NGV’s)

36.520 LDVs

550 HDVs1530 bus

http://www.ngvaeurope.eu

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…e in Italia?

l’utilizzo di gas naturale per autotrazione pone il nostro

Paese al 1° posto in Europa (77% del totale) e al 4° nel

Mondo

77%

Fonte: NGVA Europe

(dati 2014)

esistono numerosi impianti di produzione di biogas

885.300 veicoli totali di cui 5.300 veicoli

pesanti (bus + camion)

esiste una capillare rete di distribuzione di gas naturale

… e non ci sono impianti dedicati continuativamente

alla produzione di biometano

EU countries LD+MD+HD Vehicles

Austria 8321

Belgium 1033

Bulgaria 61320

Croatia 300

Crypus 0

Czech Republic 7243

Denmark 104

Estonia 340

Finland 1665

France 13550

Germany 97619

Greece 1000

Hungary 5118

Ireland 3

Italy 885300

Latvia 29

Lithuania 380

Luxembourg 270

Malta 0

Netherlands 7570

Poland 3500

Portugal 486

Romania 0

Slovakia 1426

Slovenia 58

Spain 3836

Sweden 46713

United Kingdom 678

Total 1147862

In Italia, coesistono 3 importanti elementi, non presenti in

alcun altro mercato al mondo:

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…e in Italia?

Fonte: C.Fabbri

(CRPA), A.Ragazzoni,

(Univ. Bologna)

Per il 2014 è stata stimata una produzione di metano da digestione

anaerobica (a partire dalla produzione di en. elettrica da biogas in

cogenerazione, con rendimento medio del 35%) di circa 2,3-2,5

miliardi di standard metri cubi 8 miliardi di standard metri cubi

potenziale dal settore agro-

industriale ed agro-zootecnico

Risorsa/opportunità

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Per ulteriori informazioni

Silvia Bertagna

Tel. 02 5160 4262

silvia.bertagna@mi.camcom.it

Paola Comotti

Tel. 02 5160 4233

paola.comotti@mi.camcom.it

www.innovhub-ssi.it