Biomasse residuali - disponibilità e possibilità di conversione energetica: esperienze in Basilicata nell’ambito del progetto

FAESI

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DELLA

BASILICATA

SAFE - Scuola di Scienze Agrarie, Forestali , Alimentari ed Ambientali

Prof. Giovanni Carlo Di RENZO

BasilicataBasilicata

Aree di interesse

Area di elevata valenza

storico-naturalistica con

impatti antropici di

rilievo nelle diverse matrici ambientali

Candidato a capitale

europea della cultura

2019. Centro storico e

Sassi, patrimonio mondiale dell’Unesco

Forte vocazione agricola

e con problemi di

erosione della costa e di land degradation.

Parco nazionale ma anche

enormi problemi di mobilitàe dissesto idrogeologico

Impegnato nella mobilità

sostenibile, infomobilità ed

illuminazione pubblica intelligente

Coesistenza di un

patrimonio ambientale di

pregio e ingenti giacimenti petroliferi

Classificazione delle biomasse

RISPETTO ALLA TIPOLOGIA LE BIOMASSE POSSONO SUDDIVIDERSI IN :

•LIGNOCELLULOSICHE•AMIDACEE•SACCARIFERE•OLEAGINOSE•RIFIUTI SOLIDI URBANI (RSU)•REFLUI ZOOTECNICI•BIOCOMBUSTIBILI LIQUIDI•BIOCOMBUSTIBILI GASSOSI

Le biomasse vegetali possono suddividersi in quattro categorie:

� Residui forestali e dell’industria del legno: derivano dalle lavorazioni delle segherie, dalla trasformazione del prodotto legno e dagli interventi di manutenzione del bosco

� Sottoprodotti agricoli: sono paglie, stocchi, sarmenti di vite, ramaglie di potatura, etc

� Residui agroindustriali: sono costituite da sanse, vinacce, noccioli, lolla di riso (riserie, distillerie, oleifici)

� Colture energetiche: sono finalizzate alla produzione di biomasse (sia erbacee sia legnose) per lo sfruttamento energetico o per la realizzazione di biocombustibili

Classificazione delle biomasse disponibili sul territorio della Classificazione delle biomasse disponibili sul territorio della Regione Regione Basilicata in termini di quantitBasilicata in termini di quantitàà e tipologia, caratteristiche chimicoe tipologia, caratteristiche chimico--fisiche e localizzazione, definizione delle potenzialitfisiche e localizzazione, definizione delle potenzialitàà in termini di in termini di conversione energeticaconversione energetica

� comparto forestale e verde urbanocomparto forestale e verde urbano: residui delle operazioni

selvicolturali o delle attività di manutenzione del verde urbano, utilizzazione di

boschi cedui, ecc;

�� comparto agricolo: comparto agricolo: residui colturali provenienti dall’attività agricola e

dalle colture dedicate di specie lignocellulosiche, piante oleaginose, per

l’estrazione di oli e la loro trasformazione in biodiesel, piante alcoligene per la

produzione di bioetanolo;

� comparto zootecnicocomparto zootecnico: deiezioni e reflui zootecnici;

�� comparto agroindustriale:e dellcomparto agroindustriale:e dell’’industria del legno industria del legno residui

provenienti dalle industrie del legno o dei prodotti in legno e dell’industria della

carta, nonché residui dell’industria agroalimentare;

L’approccio strategico prevede la massimizzazione dei profitti

e la RIDUZIONE del rischio di mancato approvvigionamento

ATTRAVERSO LE SEGUENTI FASI:

� verifica qualitativa e quantitativa delle biomasse disponibili;

� minimizzazione dei costi di raccolta e trasporto;

� ottimizzazione delle condizioni di stoccaggio e conversione energetica;

Tipologie forestali Prov. Potenza Prov. Matera Basilicata

Altofusto Ceduo Altofusto Ceduo Altofusto Ceduo

Boschi di castagno 431,48 96.190,10 - 60,62 431,48 96.250,72

Boschi di faggio 15.923,23 30.823,83 - - 15.923,23 30.823,83

Boschi di leccio 4.888,50 7.508,57 1.570,57 3.454,47 6.459,07 10.963,04

Querceti mesofili 79.124,45 494.552,98 20.019,15 65.556,07 99.143,60 560.109,05

Formazioni igrofile 23.568,44 1.264,26 13.186,69 - 36.755,13 1.264,26

Altri boschi di latifoglie

mesofile16.338,43 43.431,45 141,81 1.135,19 16.480,23 44.566,64

Piantagioni e

rimboschimenti1.538,21 - 598,30 - 2.136,51 -

Pinete mediterranee 15.702,71 - 48.692,53 - 64.395,24 -

Pinete montane 12.164,80 - 319,51 - 12.484,31 -

Totale 169.680 673.771 84.528 70.206 254.208 743.977

Prelievi potenziali di biomassa forestale (mc)

Tipologie forestali

Pr. Potenza Pr. Matera Basilicata

Altofusto Ceduo Altofusto Ceduo Altofusto Ceduo

Metri cubi

Boschi di castagno 61,32 12.763,86 3,40 2.636,25 64,72 15.400,12

Boschi di faggio 878,25 4.189,27 395,61 3.516,68 1.273,86 7.705,96

Boschi di leccio 1.372,77 3.108,11 242,00 400,06 1.614,77 3.508,17

Querceti mesofili11.862,60 83.241,48 3.008,94 28.780,33 14.871,54 112.021,81

Formazioni igrofile 29.672,60 251,10 7.082,53 52,32 36.755,13 303,42

Altri boschi di latifoglie

mesofile 1.995,76 6.935,55 476,27 1.977,77 2.472,03 8.913,33

Piantagioni e rimboschimenti 249,46 71,01 320,48

Pinete mediterranee 50.290,54 14.104,70 64.395,24

Pinete montane 10.072,08 2.412,23 12.484,31

totale106.455106.455 110.489110.489 27.79627.796 37.36337.363 134.252134.252 147.852147.852

Residui legnosi allo stato fresco

Residui di potatura della vite CANTIERE 1:

CANTIERE 2:

Residui di potatura della vite CANTIERE 3:

CANTIERE 4:

Cantieri per la raccolta della pagliaCANTIERE 1:

CANTIERE 2:

Cantieri per la raccolta della pagliaCANTIERE 3:

CANTIERE 4:

Cantiere Massa volumica

apparente

(kg/mc)

Massa volumica

reale (kg/mc)

Costo s.f.

(€/t)

Costo balla

(€)

Costo (€/t) trasporto

entro 100 km con

autocarro (34 mc -

max 8,48 t)

Costo (€/t) trasporto

entro 100 km con

autocarro + rimorchio

(64 mc - 16,96 t)

Sarmenti

1 264,80 264,80 34 1,1 22,21 15,34

2 191,12 191,12 42 / 30,78 21,26

3 354,55 278,32 37 1 21,14 14,60

4 357,04 280,27 33 0,9 20,99 14,49

Paglia

1a 220,46 220,46 24 12,22 26,68 18,43

1b 176,37 176,37 24 9,7 33,35 23,03

1c 132,28 132,28 20 6,13 44,47 30,71

2 170,07 170,07 33 9,9 34,59 23,89

Sintesi dei risultati ottenuti con le prove eseguite

Ottimizzazione dello stoccaggio: essiccazione naturale

Ottimizzazione dello stoccaggio: essiccazione naturale

Ottimizzazione dello stoccaggio: prototipo di impianto di ventilazione

Piattaforma per la conversione energetica di biomasse residualiPiattaforma per la conversione energetica di biomasse residuali

1 Grumento Nova

2 Marsico Nuovo

3 Marsicovetere

4 Paterno

5 Tramutola

6 Viggiano

Superficie comprensorio: 369,78 km2

Abitanti comprensorio: 21.537 (dati ISTAT 2009)

20/17

Potenza Matera

1

2

34

5

6

DISTRIBUZIONE AZIENDE ZOOTECNICHE E CASEIFICIDISTRIBUZIONE AZIENDE ZOOTECNICHE E CASEIFICI

2 Allevamenti bovini da carne

19 Allevamenti bovini da latte

3 Allevamenti suini

6 Caseifici

Marsico Nuovo

Marsicovetere

Viggiano

Grumento Nova

Tramutola

Paterno

21/17

DISPONIBILITDISPONIBILITÀÀ BIOMASSABIOMASSAspecie t/anno (al

50%)t/anno (al

30%)

faggio 416 332,8

quercia 120 96

conifere 1200 960

vigneto 85 68

olivo 45 36

Biomassa Comune di Viggiano

Conifere; 1200; 65%

Quercia; 120; 6%

Faggio; 416; 22%Vigneto; 85; 5%

Olivo; 45; 2%

Totale 1866 t al 50% di umidità

Nei mesi di agosto e settembre 2010, al fine di rilevare le reali

disponibilità di biomassa nell’area di studio, è stata condotta

un’indagine in situ attraverso la selezione di alcune aziende

zootecniche e di alcuni caseifici (scelti per dimensioni, facilitscelti per dimensioni, facilitàà di di

accesso, vicinanza allaccesso, vicinanza all’’impianto di recupero energetico, ecc.impianto di recupero energetico, ecc.) a cui

è stato somministrato un questionario appositamente strutturato.

DEFINIZIONE DISPONIBILITDEFINIZIONE DISPONIBILITÀÀ BIOMASSE BIOMASSE PER LA PRODUZIONE PER LA PRODUZIONE DIDI BIOGASBIOGAS

Le biomasse interessate all’indagine conoscitiva sono state quelle

utilizzabili per la produzione di biogas in codigestione:

1. letame bovino

2. liquame bovino

3. liquame suino

4. siero di latte

23/17

Tipologia refluo Quantitativo giornaliero(mc)

Quantitativo annuo(mc)

Letame bovino 75 27.375

Liquame bovino 120 43.800

Liquame suino 17 6.205

Siero di latte 7,1 2.591

DISPONIBILITDISPONIBILITÀÀ BIOMASSABIOMASSA

24/17

LOGISTICALOGISTICA

Ottimizzazione delle operazioni di trasporto e distribuzione deiOttimizzazione delle operazioni di trasporto e distribuzione deiprodotti con tecniche mutuate da applicazioni in campo prodotti con tecniche mutuate da applicazioni in campo

industrialeindustriale

Migliorare la sostenibilità tecnico-economica e la qualità delle filiere

agroalimentari, forestali e agro energetiche e consentire la tracciabilità

di filiera.

Scelta del sito di installazione dell’impianto

La scelta del sito è stata determinata dalle seguenti

considerazioni:

· posizione centrale rispetto al territorio comunale e alle aziende conferenti;

· agevole collegamento con le principali vie di comunicazione;

· possibilità di immissione diretta dell’energia elettrica alla

linea della media tensione (mt. 170);

· possibilità di valorizzare l’energia termica prodotta

dall’impianto (ex Caseificio - Scuola San Salvatore);

INQUADRAMENTO GENERALE

Località Carpineta

Viggiano

INQUADRAMENTO DI DETTAGLIO

APPROVVIGIONAMENTO LETAME BOVINOAPPROVVIGIONAMENTO LETAME BOVINO

Tipologia refluo Quantitativo giornaliero(mc)

Lunghezza totale percorso(km)

Letame bovino 75 95

n. 2 viaggi 18 mc + n. 1 viaggio 16 mc + n. 1 viaggio 13 mc + n. 1 viaggio 10 mc

Villa d’Agri

Viggiano

Tramutola

29/17

APPROVVIGIONAMENTO LIQUAME BOVINOAPPROVVIGIONAMENTO LIQUAME BOVINO

Villa d’Agri

Viggiano

Tramutola

Tipologia refluo Quantitativo giornaliero(mc)

Lunghezza totale percorso(km)

Liquame bovino 120 119

n. 4 viaggi 20 mc + n. 1 viaggio 15 mc + n. 1 viaggio 13 mc + n. 1 viaggio 12 mc 30/17

APPROVVIGIONAMENTO LIQUAME SUINOAPPROVVIGIONAMENTO LIQUAME SUINO

Tipologia refluo Quantitativo giornaliero(mc)

Lunghezza totale percorso(km)

Liquame suino 17 55

n. 1 viaggio 17 mc

Villa d’Agri

Viggiano

Tramutola

31/17

APPROVVIGIONAMENTO SIERO APPROVVIGIONAMENTO SIERO DIDI LATTELATTE

Tipologia refluo Quantitativo giornaliero(mc)

Lunghezza totale percorso(km)

Siero di latte 7,1 47

Villa d’Agri

Tramutola

Viggiano

Paterno

n. 1 viaggio 8 mc32/17

la combustione direttala combustione diretta, con conseguente produzione di calore da utilizzare per il riscaldamento domestico;civile e industriale o per la generazione di vapore (forza motrice o produzione di energia elettrica); la trasformazione in combustibili la trasformazione in combustibili liquidi liquidi di particolari categorie di biomasse coltivate come le specie oleaginose (produzione di biodiesel, estrazione degli oli e successiva conversione chimica degli stessi in miscele di esteri metilici e/o etilici) e specie zuccherine (produzione di etanolo via fermentazione alcoolica); la produzione di biogasproduzione di biogas mediante fermentazione anaerobica di reflui zootecnici, civili o agroindustriali, e la successiva utilizzazione del biogas prodotto per la generazione di calore e/o elettricità.

• Azienda Iannucci – Bernalda (Mt)

L’azienda produce principalmente pomodoro (ciliegino, datterino ecc.) in coltura idroponica su substrato in lana di roccia all’interno di serre climatizzate

Totale estensione = 27 ha

Costo annuale per riscaldamento serre compreso tra i 120.000 e i 170.000 euro

Gas Metano o Gasolio

IMPIANTO IMPIANTO DIDI COGENERAZIONECOGENERAZIONE

Caldaia della ditta Uniconfort da 3 MW

150-170 q al giorno di cippato con umidità del 40%;

Potenza pari a 3,5 milioni di Kcal

• turbogeneratore ORC; • caldaia ad olio diatermico;• 3 turbine e di 3 scambiatori;• gruppo turbina-generatore.

Monitoraggio di impianti attualmente in funzioneMonitoraggio di impianti attualmente in funzione

• Azienda Posticchia Sabelli, Lavello (Pz)

Allevamento di bovini da latte e di trasformazione e commercializzazione dei prodotti lattiero caseari da essa derivanti

Produzioni• Latte Fresco di Alta Qualità;• Caciocavallo Silano Dop;• Altri prodotti tipici lucani.

IMPIANTO IMPIANTO DIDI COGENERAZIONE A PARTIRE DA BIOGASCOGENERAZIONE A PARTIRE DA BIOGAS

L’impianto si basa sulla tecnologia integrata “Gas-Eco”, sviluppata e realizzata da Enertec

Il gruppo di cogenerazione installato è costituito da n.8 cogeneratori prodotti dalla ditta Energia Nova:

• Potenza elettrica max. 20 kW• Potenza termica max. 44 kW• Motore endotermico 1200 cc, 8 valvole

Abbattimento della spesa energetica mensile di 15.000€

AREA DIINTERVENTO

SCHEMA SCHEMA DIDI IMPIANTO A MISCELAZIONE PER LA IMPIANTO A MISCELAZIONE PER LA PRODUZIONE PRODUZIONE DIDI BIOGASBIOGAS

Tipologiarefluo

Quantitativo giornaliero

(mc)

Fattore diconversione*

Biogasprodotto al giorno

(Nmc)

Biogasprodotto all’anno

(Nmc)

Letame bovino 75 54 4.050 1.478.250

Liquame bovino 120 21 2.520 919.800

Liquame suino 19 19 361 131.765

Siero di latte 7,1 31 220 80.300

TOTALE 7.151 2.610.115

PRODUZIONE PRODUZIONE DIDI BIOGASBIOGAS

* Nmc biogas /mc biomassa

CENTRALI COGENERATIVE A BIOMASSA LEGNOSACENTRALI COGENERATIVE A BIOMASSA LEGNOSA

Turbogeneratore O.R.C.

Bruciatore biogas

DIMENSIONAMENTODIMENSIONAMENTOGENERATORE ENERGIA ELETTRICAGENERATORE ENERGIA ELETTRICA

Biogas al giorno(Nmc )

Fattore di conversione

energia elettrica*

Energia elettricaal giorno(kWhe)

Energia elettrica all’anno(kWhe)

7.151 1,8 12.871,8 4.698.207* 1 Nmc biogas produce circa 1,8 kWh di energia elettrica

587,28 kWe

4.698.207 kWhe/anno

8.000 ore/anno =

Periodo di utilizzo del generatore ���� 8.000 ore /anno

Considerazioni conclusive

� La realtà produttiva regionale è estremamente sensibile ai problemi ambientali e alla produzione di energia da fonti rinnovabili

� Il trasferimento delle tecnologie di raccolta, trasformazione e utilizzazione dal livello nazionale al livello locale deve essere eseguito attraverso un processo di adattamento

VAL D’AGRI / BASILICATA

VAL D’AGRI / BASILICATA

Modalità di valorizzazione dei risultati della ricerca