Vivere, lavorare e produrre sostenibilmenteVeronetta.… · Vivere, lavorare, produrre...
53
03/04/2019 1 Tecniche per l’implementazione dell’economia circolare David Bolzonella Dipartimento di Biotecnologie Università degli Studi di Verona 25 marzo 2019 polo Veronetta 10 aprile 2019 polo Borgo Roma Vivere, lavorare e produrre sostenibilmente 1 Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 2 Governare la transizione da un modello economico basato sulle fonti fossili ad un modello bio-economico dove il carbonio proviene da biomasse ed è convertito in bio-prodotti e bio- combustibili attraverso processi biologici
Transcript of Vivere, lavorare e produrre sostenibilmenteVeronetta.… · Vivere, lavorare, produrre...
03/04/2019
1
Tecniche per l’implementazione dell’economia circolare
David BolzonellaDipartimento di Biotecnologie
Università degli Studi di Verona
25 marzo 2019 polo Veronetta10 aprile 2019 polo Borgo Roma
Vivere, lavorare e produrre sostenibilmente
1Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 2
Governare la transizione da un modello economico basato sulle fonti fossili ad un modello bio-economico dove il carbonio proviene da biomasse ed è convertito in bio-prodotti e bio-
combustibili attraverso processi biologici
03/04/2019
2
Il XX secolo è stata l’epoca del «cheap oil»
3Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
1973: Kippur1978-9: caduta Persia
Conflitti USA in Kuwait, IRAQ, Afghanistan
Il XX secolo è stata l’epoca del «cheap oil»
Per oltre 70 anni < 20 USD al barile ! (prezzo attualizzato 2005)
4Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
1973: Kippur1978-9: caduta Persia
Conflitti USA in Kuwait, IRAQ, Afghanistan
03/04/2019
3
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 5
Questo ha consentito di accedere ad energia e materiali su larga scala e a basso costo ….
Oltre 1.2 miliardi di veicoli circolanti nel mondo
4,3 miliardi di viaggiatori nel 2018
Canale di Suez 2018:18.000 navi (+3,6% sul 2017)
983 milioni di tonnellate (+8,2% sul 2017 (circa 4 volte i dati del Canale di Panama)
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 6
Questo ha consentito di accedere ad energia e materiali su larga scala e a basso costo ….
03/04/2019
4
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 7
Questo ha consentito di accedere ad energia e materiali su larga scala e a basso costo ….
Il più «rivoluzionario» dei prodotti, la plastica
8Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
03/04/2019
5
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 9
Un cambio culturale nell’Italia in piena crescita economica (anni ‘60 e ‘70)
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 10
Giulio Natta, Premio Nobel per la Chimica nel 1963 per il processo di polimerizzazione del propilene isotattico (assieme a Karl Ziegler)
03/04/2019
6
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 11
A plastic stretegy for Europe (EU, 2018)
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 12
Il doppio problema
1) La gestione dei materiali plastici a «fine vita»
2) Le emissioni di CO2 in fase produttiva
03/04/2019
7
Verona 09 novembre 2018 13
E a fine vita ?!
Lo scenario europeo
14Verona 09 novembre 2018
La plastica «persa» si accumula nell’ambiente ….
03/04/2019
8
I contitnenti di plastica negli oceani (garbage patch) …
15Verona 09 novembre 2018
16Verona 09 novembre 2018
I contitnenti di plastica negli oceani (garbage patch) …
03/04/2019
9
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 17
Ed è solo quella che vediamo ….. (iceberg effect)
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 18
03/04/2019
10
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 19
«Kanagawa oki nami ura» … after Hokusai ….
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 20
Un quadro in complessivo peggioramento
03/04/2019
11
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 21
Il trend globale al 2050
Verona 09 novembre 2018 22
La svolta Europea
03/04/2019
12
Il problema delle microplastiche …… (residui con pezzatura < 5 mm)
23Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 24
Campioni di acque potabili positivi all’analisi sulla presenza di microplastiche
03/04/2019
13
La plastica ha un secondo problema ………… le emissioni di CO2
25Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
………… e con un fastidioso residuo gassoso …………. la CO2
26Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
03/04/2019
14
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 27
…… non solo CO2: GWP a 20 anni CH4 = 42 – 70 x CO2
GWP a 20 anni N2O = 280 x CO2
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 28
03/04/2019
15
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 29
…. e conseguenze preoccupanti ….
Source: swissinfo
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 30
Approfondimento: effetto serra, questo sconosciuto !
PRINCIPLE OF THE GREENHOUSE EFFECT
The greenhouse effect is a natural and vital phenomenon, without which the temperature on the surface of the ground would be of approximately -18°C instead of approximately +15°C.
03/04/2019
16
Necessità di un nuovo paradigma: the EU circular economy package (dicembre 2015)
31Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 32
03/04/2019
17
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 33
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 34
Il mercato della plastica: attuale paradigma
03/04/2019
18
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 35
Il mercato della plastica: nuovo paradigma
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 36
03/04/2019
19
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 37
Evitare packaging inutile ……….
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 38
Eco-design: progettare oggetti che «dalla nascita» siano facilmente riciclabili
03/04/2019
20
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 39
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 40
…. ma ………. difficoltà di switching ……
03/04/2019
21
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 41
Introdurre nel mercato plastiche biocompostabili in
ambiente industriale e biodegradabili in ambiente naturale
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 42
Bioeconomy & Circular Economy
Bioeconomy is «the knowledge-based production and utilization of biologicalresources, innovative biological processes, and principles to sustainably provide goodsand services across all economic sectors»
Attenzione che così «bio» ha doppia valenza: può essere l’uso di «biologicalresources» oppure il ricorso a «biological processes» (o entrambe le cose) per ottenre beni o servizi
03/04/2019
22
Il ruolo della bioeconomy nella circular economy ….
43Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Il ruolo della bioeconomy nella circular economy …. Biomassa primaria e secondaria ….
44Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
03/04/2019
23
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 45
Carbonio «primario»: biomassa e iLUC (indirect land use change) …..
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 46
Carbonio primario: alghe e microalghe
03/04/2019
24
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 47
Carbonio «secondario»
La raccolta differenziata dei Rifiuti Solidi Urbani (RSU)
come pre-requisito dell’economia circolare
Superquark 48
Un
iver
sity
of
Ver
on
a, D
epa
rtm
ent
of
Bio
tech
no
log
y
03/04/2019
25
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 49
Anche perché lo smaltimento massivo di scarti alimentari è fonte di emissioni di CO2 ….
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 50
Implementazione di una «forte» raccolta differenziata del rifiuto organico domestico
(vedi nuova Direttiva Rifiuti EU/185/2018)
03/04/2019
26
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 51
Disposal routes for Municipal Waste in Europe
Italy: little incinerition, some recycling, large landfills …. but, looking at Regional level …
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 52
03/04/2019
27
53Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
54Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
03/04/2019
28
55Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 56
03/04/2019
29
57Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Attuale 65% figlio di una lunga storia di miglioramento ………… e di differenti strategie di raccolta ………….
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 58
Composizione media RSU (Regione Piemonte)
03/04/2019
30
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 59
… e di strategie di gestione della raccolta ……
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 60
Cassonetti per raccolta stradale
03/04/2019
31
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 61
Raccolta «porta a porta»
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 62
Raccolta Differenziata
03/04/2019
32
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 63
Recupero:
Non solo raccolta differenziata, ma anche effettivo recupero e riutilizzo !
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 64
03/04/2019
33
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 65
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 66
Recupero carta-cartone 58 kg per persona per anno
03/04/2019
34
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 67
Recupero vetro 39 kg per persona per anno
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 68
Recupero plastica 20 kg per persona per anno
03/04/2019
35
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 69
Il destino della frazione organica: biogas e compost
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 70
Compost di qualità
03/04/2019
36
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 71
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 72
Biogas a energia elettrica e calore (combustione in cogeneratore) oppure upgrade a biometano e successivo utilizzo …..
03/04/2019
37
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 73
74Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Impianti di trattamento FORSU nella Regione Veneto
03/04/2019
38
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 75
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 76
Incremento nella produzione di biogas da digestione e co-digestione
Oggi 100% a co-generazione, domani ?? Tutto biometano ??
03/04/2019
39
Nuovo paradigma a priorità di valore: prima i biobased products, poi bio-energy e biofuels
77Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
78Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Nuovo paradigma a priorità di valore: prima i biobased products, poi bio-energy e biofuels
03/04/2019
40
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 79
Progetti europei in corso relativi al recupero di risorse
Ed inoltre: Eranet Med BIOGASMENA, BBI Glopack, BBI After Life ……..
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 80
Rifiuto Organico
Fermentazione
Acidi grassi volatili (VFA)
Selezione biomassa
Accumulo PHA
PHA a bioplastiche
Estrazione PHA
scarti a biogas
03/04/2019
41
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 81
Rifiuto Organico
Fermentazione
Acidi grassi volatili (VFA)
Selezione biomassa
Accumulo PHA
PHA a bioplastiche
Estrazione PHA
scarti a biogas
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 82
The lab-scale configuration
Cellulosic material
STAGE 1 ACIDOGENIC FERMENTATION
Selected biomassPHA recovery
50% VFAs
STAGE 4ACCUMULATION
Solid to biogas
Effluent
50% VFAs
STAGE 3SELECTION UNDER AEROBIC
FEAST & FAMINE
03/04/2019
42
Polyhydroxyalkanoates, PHAs
Industrial Fermentation
Bio-implants
Biofuels
Drugs and Fine chemicals
Bioplastic Material
PHAs granules
83Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 84
• PHAs accumulation
• The aerobic condition determined the continue oxidation of the external carbon source ;
Accumulation and PHAs Extraction
• After the accumulation batch test the samples were freeze dried and the PHAs
were extracted by the use of sodium hypochlorite 5% v/v and then filtered;
• The total PHAs amount was then determined through gravimetric method;
• The PHAs extracted appeared as white flocks when precipitated into a methanol solution.
03/04/2019
43
Superquark 85
Un
iver
sity
of
Ver
on
a, D
epa
rtm
ent
of
Bio
tech
no
log
y
PHA estratti da colture microbiche miste
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 86
03/04/2019
44
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 87
v
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 88
Pilot plant platform for PHA production in Treviso
03/04/2019
45
Nitritation SBR
PHA accumulation
Crystallizer
Biomass selection SBR
Equalization tank
Ceramic membrane
Rimozione dell’azoto, produzione di PHA (bioplastica), recupero del fosforo …
Verona 09 novembre 2018 90
https://www.youtube.com/watch?v=ruwJoQYrLnM
03/04/2019
46
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 91
Il recupero di nutrienti da scarti agro-alimentari, rifiuti, acque reflue e fanghi di depurazione
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 92
Abbiamo bisogno di nutrienti !
9 billion people
Foto Campi …….
03/04/2019
47
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 93
Abbiamo bisogno di nutrienti !
9 billion people
Foto Campi …….
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 94
Abbiamo bisogno di nutrienti !
9 billion people
Foto Campi …….
03/04/2019
48
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 95
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 96
Proiezioni dei consumi di fertilizzanti a livello globale (European Environment Agency)
03/04/2019
49
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 97
Questa necessità si scontra però con la realtà delle risorse disponibili ….
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 98
Produttori molto circoscritti …..
03/04/2019
50
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 99
Conseguente volatilità dei prezzi sui mercati delle Commodity ………
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 100
Cristallizzazione struvite (ammonifosfato)
03/04/2019
51
101Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
Problema: rispetto della normativa vigente da parte dei «nuovi» materiali !
Definizione di nuovi «end of waste criteria»
102Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente
03/04/2019
52
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 103
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 104
03/04/2019
53
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 105
Vivere, lavorare, produrre sostenibilmente 106
