Cil CRPA per le imprese

Bologna 8 giugno 2011

Sergio Piccinini - CRPA SpA

SezioneAMBIENTEed ENERGIA

Produzione di energia rinnovabileda biomasse

C 2

CRPA Lab in sintesi

C 3

STRUTTURA

C

AREE DI SPECIALIZZAZIONE SEZIONE AMBIENTE ed ENERGIA

1. Caratterizzazione degli scarti e sottoprodotti organici delle imprese agroalimentari per la valorizzazione energetica (biogas) e di materia (fertilizzanti);

2. Determinazione del Potenziale Biochimico di Metanazione (BMP) per la valutazione in batch della massima quantità di metano producibile da una matrice organica e conduzione di test in continuo di digestione anaerobica di scarti agroindustriali ed altre biomasse in reattori pilota da laboratorio e industriali;

3. Analisi e validazione delle tecniche di pretrattamento delle biomasse prima della digestione anaerobica per aumentarne la resa energetica;

4. Analisi e validazione delle tecniche di trattamento post-digestione anaerobica per la riduzione e/o il recupero del carico di nutrienti (azoto in particolare).

C

CARATTERIZZAZIONE BIOMASSE CON TECNICA NIRS

Spettrofotometro NIRS (Spettroscopia nel vicino infrarosso); lo strumento è semplice da utilizzare ed in grado di eseguire contemporaneamente e rapidamente un gran numero di determinazioni a partire da un unico campione; lo strumento viene utilizzato per esaminare campioni liquidi e/o pastosi di biomasse da avviare a digestione anaerobica e di digestati all’interno ed in uscita dei reattori anaerobici.

C

TEST DI DIGESTIONE ANAEROBICASCARTI ORGANICI

32 Reattori pilotadi laboratorioper test in batch

Acque di reidratazione prugne secche BMP - Metano: 404,6 [Nm3/t SV] Metano nel biogas 53%BMP - Biogas: 761,0 [Nm3/t SV]

0100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50Giorni

Res

a su

bstr

ato

[Nm

3/t S

V] Biogas CH4

C

TEST DI DIGESTIONE ANAEROBICASCARTI ORGANICI

9 Reattori pilota di laboratorio per test in continuo

Resa in biogas

Resa in biogas

Percentuale CH4 nel biogas

Resa in metano

[m3/kg SV] [m3/kg tq] [%] [m3/kg SV]

Media 0,735 0,018 69 0,515

Dev.st 0,105 0,003 4 0,077

Media 0,653 0,023 71 0,456

Dev.st 0,162 0,005 4 0,116

Miscela 1

Miscela 2

Borlanda + Fango avicolo

Fango latt-cas + Fango avicolo

Resa in biogas

Resa in biogas

Percentuale CH4 nel biogas

Resa in metano

[m3/kg SV] [m3/kg tq] [%] [m3/kg SV]

Media 0,735 0,018 69 0,515

Dev.st 0,105 0,003 4 0,077

Media 0,653 0,023 71 0,456

Dev.st 0,162 0,005 4 0,116

Miscela 1

Miscela 2

Borlanda + Fango avicolo

Fango latt-cas + Fango avicolo

C

TEST DI DIGESTIONE ANAEROBICASCARTI ORGANICI

CAVIRO - FaenzaIMPIANTO PILOTA INDUSTRIALE

C

SETTORI DI IMPATTO

1.lavorazioni e trasformazione delle carni, del latte e dei prodotti ortofrutticoli;

2.gestione e trattamento effluenti e rifiuti organici;

3.produzione energia rinnovabile da biomasse di scarto e dedicate.

C

CASE HISTORY IL TEMA proposto da IRENIL TEMA proposto da IREN

NELL’AMBITO DEL RECUPERO DI MATERIA E ENERGIA DALLA FRAZIONE ORGANICA DEI RIFIUTI SOLIDI URBANI RACCOLTI IN MODO DIFFERENZIATO (FORSU),

SI RIESCE A CREARE SINERGIE CON GLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE DELLE ACQUE REFLUE URBANE MEDIANTE L’OTTIMIZZAZIONE DELLA CAPACITA’ DI DIGESTIONE ANAEROBICA PRESENTE NEGLI IMPIANTI :

E’ POSSIBILE? COME? CON QUALE BIOMASSA?

CRPA Lab.

C

CASE HISTORY IL TEMA proposto da IREN IL TEMA proposto da IREN

Approccio al problema:

- MONITORAGGIO IN SCALA REALE DI UN DIGESTORE OPERANTE SU FANGO CIVILE (BIANCO)

- CARATTERIZZAZIONE NUOVA BIOMASSA (SPREMUTA DI FORSU)

- VERIFICA EFFETTI AGGIUNTA NUOVA BIOMASSA

CRPA Lab.

C

CASE HISTORY

LE ATTIVITA’ PROPOSTELE ATTIVITA’ PROPOSTE

SISTEMA DI CODIGESTIONE ANAEROBICA DI FORSU E FANGHI DI DEPURAZIONE Attività previste:

TEST IN CONTINUO IN IMPIANTO SPERIMENTALE presso CRPA Lab.

MONITORAGGIO IN SCALA REALE DEL DIGESTORE OPERANTE SU FANGO CIVILE PRESSO L’IMPIANTO DI DEPURAZIONE DI PIACENZA (PRE E POST AGGIUNTA NUOVA BIOMASSA)

C

CASE HISTORY

- FANGO DI DEPURAZIONE INSPESSITO dall’impianto di depurazione di Piacenza;

- Frazione liquida “SPREMUTA” da FORSU da RACCOLTA DIFFERENZIATA mediante trattamento con macchina trituratrice-spremitrice

BIOMASSE UTILIZZATE

Miscele

Fango (1)

Spremuta FORSU (1)

ST totali [%]

SV totali [%]

HRT [d]

Carico

organico [kg SV/m3*g]

1. Fango 100% 0% 4,68 2,68 20 1,34

2. Fango+spremuta FORSU (4%) 96% 4% 5,21 3,19 17 1,88

3. Fango+spremuta FORSU (10%) 90% 10% 6,00 3,96 17 2,33

(1) Rapporto in volume

C

CASE HISTORY

PRODUZIONE VOLUMETRICA SPECIFICA DI BIOGAS (m3/m3 di digestore*giorno)

RISULTATI

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 10 20 30 40 50 60

Giorni

BIO

GA

S (m

3/m

3 di

gest

er*d

)

Fango Fango+Forsu_4% Fango+Forsu_10%

,

C

CASE HISTORY

RISULTATI

DEFINIZIONE DEI RAPPORTI DI MISCELAZIONE OTTIMALI

DEFINIZIONE delle CONDIZIONI DI PROCESSO (COV, HRT, ecc.)

RESA SPECIFICA IN BIOGAS e METANO DI UNA NUOVA BIOMASSA (SPREMUTA FORSU)

VERIFICA DELLA OPERATIVITA’ IN SCALA REALE DELLA INTRODUZIONE DI UNA NUOVA BIOMASSA NEL SISTEMA

C

CASE HISTORY

CONCLUSIONI

I RISULTATI SONO DA RITENERSI POSITIVI

IREN STA PROCEDENDO ALLE PRIME FASI DI VERIFICA TECNICA, ECONOMICA E FINANZIARIA INERENTE L’APPLICAZIONE DI QUESTI PROCESSI ALL’INTERNO DEI PROPRI IMPIANTI

C

da discarica RU

da fanghi dep.

da altro

Produzione di bi ogas i n Europa nel 2009: 8346 ktep (98 TWh)

Italia: biogas 444,3 ktepConsumo lordo > 190 Mtep

C

Censimento impianti biogas

Impianti di Biogas su effluenti

zootecnici, scarti agricoli e agro-

industriali e colture energetiche

521 impianti(130 in costruzione)

(CRPA 05/2011)

Circa 350 MWe installati

Emilia-Romagna:63 impianti(17 in costruzione)43 MWe

C

BIOGAS – Layout filiera

C

Esempio di impianto biogasEsempio di impianto biogas

Az. Cominello (MN) 1 MWeinsilati + sottoprodotti agroindustriali +pollinaDigestori: 2 primari+1 secondario (7940 m3)2 vasche stoccaggio (6760 m3)

C

Un altro esempio

Alimentato coninsilato di mais e sorgo,e sottoprodotti agroindustriali

La potenza elettrica installata è di 2,8 MW

la temperatura nei digestori è 50 °C

Az. Cazzani (BO)

C

BIOGAS da soli effluenti zootecnici

Az. Pedrotti (RE)

750 vacche in lattazione

CHP 330 kWe

2 digestori 3800 m3 volume utile totale

Circa 30.000 t/anno di letamee liquame bovino

C

Impianto biogas UNIPEG - Pegognaga (MN)Impianto biogas UNIPEG - Pegognaga (MN)

Biomasse: sangue bovinocontenuto ruminalefango flottato

2 digestori da2400 m3 ciascunoCHP: 525 kWe

C

Potenzialità biogas in Italia

Circa 20 TWh/anno di EE (2700 MWe) oCirca 20 TWh/anno di EE (2700 MWe) ocirca 6,5 Miliardi mcirca 6,5 Miliardi m33 di CH di CH44/anno/anno

Principali substrati

Deiezioni animali : 130.000.000 t/a

Scarti agro-industriali: 5.000.000 t/a(Scarti di macellazione(Cat.3): 1.000.000 t/a)

Fanghi di depurazione: 3.500.000 t/a

Fraz.org. dei RU: 10.000.000 t/a

Residui colturali: 8.500.000 t SS/a

Colture energetiche: 200.000 ha

(Stime CRPA, 2009)

C

Scarti e sottoprodotti organici da agro-industria prodotti in Emilia-Romagna(Stime CRPA, 2006)

Si stima, senza il siero, una potenzialità in metano di 330 milioni di m3/anno che, trasformati in energia elettrica, corrispondono a circa 1 TWh/annopari a 135 MWe di potenza installata.

Descrizione scarti Emilia-Romagna e sottoprodotti agro-industria (t/anno) Liquame 9.129.000 Letame 6.954.000

TOTALE EFFLUENTI ZOOT. 16.083.000 Sottoprodotti animali (cat. 3) 145.000 Scarti vegetali 272.000 Siero di latte e latticello 1.680.000

TOTALE 2.097.000

TOTALE (escluso siero) 417.000 Consumo gas naturale E-R circa10,7 NGm3nel 2009

C

Il Biogas dopo purificazione a Biometano può essere immesso direttamente nella rete del gas naturale

Il Biometano Cosa promuovere:

C

Purificazione del biogas Purificazione del biogas ed immissione nella rete del gas ed immissione nella rete del gas

C

Conclusioni

Consumo Finale Lordo totale

Consumo Finale Lordo da FERQuota di energia da FER sul consumo finale lordo di energia

=

Elettricità da FER Calore da FER FER per i trasporti

Riduzione dei consumi

= 17 %

Il biogas/biometano può aiutare in tutte le componenti energetiche previste dal PAN

Fonte: GSE

C

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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