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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
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...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
Paola Comotti
Tel. 02 5160 4233
www.innovhub-ssi.it
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