11:30 – Effetto della cavitazione idrodinamica su sottoprodotti agroindustriali utilizzabili in digestione anaerobica

CONVEGNO

La ricerca applicata nel campo della

valorizzazione dei rifiuti ed i sistemi di gestione integrata,

alla luce degli obiettivi strategici europei

5 Novembre 2015, Sala Ravezzi 2 Hall Sud

Mirco Garuti, Claudio Fabbri, Sergio Piccinini

Centro Ricerche Produzioni Animali Reggio Emilia

Effetto della cavitazione idrodinamica su sottoprodotti agroindustriali utilizzabili in

digestione anaerobica

agro-industriali utilizzabili in DA

Tecniche di pretrattamento – Obiettivi

Riduzione dei costi e maggiore flessibilità della DA

• riduzione/ottimizzazione nell’uso di biomasse

• approvvigionamento di sottoprodotti agro‐industriali  (paglia, sanse, etc…)

• abbassamento dei costi di gestione dell’impianto

• ottimizzazione della miscelazione

• miglioramento globale del processo fermentativo

cavitazione idrodinamica su sottoprodotti

agro-industriali utilizzabili in DA

Tecniche di pretrattamento – Obiettivi

Effetto del pretrattamento sulle biomasse

a) substrato senza  pretrattamento

b) incremento nella velocità  di produzione di biogas c) aumento nella quantità di 

biogas prodotto

d) incremento della velocità  di produzione  e della 

quantità di biogas

agro-industriali utilizzabili in DA

Tecniche di pretrattamento – Panoramica

Fisico Chimico Biologico Combinato

‐ Meccanico

‐ Termico

‐ Disintegrazione  elettrocinetica

‐ Acido

‐ Basico

‐ Microbiologico

‐ Enzimatico

‐ Estrusione

‐ Steam Explosion

‐ Termochimico

‐ Ultrasuoni

‐ Cavitazione 

idrodinamica

cavitazione idrodinamica su sottoprodotti

agro-industriali utilizzabili in DA

Cavitazione idrodinamica controllata

Lehne et al. (2001) Water Science and Technology, 43(1) 19‐26.

Pilli et al. (2011), Ultrasonics Sonochemistry 18 1–18.

Three‐ES S.r.l.

agro-industriali utilizzabili in DA

Come valutare i pretrattamenti

Informazioni ottenute

Tempo e investimento nella sperimentazione

COD,sCOD

viscosità, granulometria test in batch

test in continuo

scala reale impianto

pilota

cavitazione idrodinamica su sottoprodotti

agro-industriali utilizzabili in DA

Procedura sperimentale

Miscela biomassa+acqua: 7,5‐8% ST Condizioni di cavitazione:

55‐60 Hz, 20‐25 A, 1‐2 atm di pressione Energia Specifica:

Vinaccia esausta: 245 kJ/kgST Sansa di oliva: 375 kJ/kgST

VINACCE ESAUSTE SANSA DI OLIVA

agro-industriali utilizzabili in DA

Procedura sperimentale

SM=Sensore manometrico    EV=Elettrovalvola   

MM=Misuratore massico   AG= Analizzatore gas

TEST BMP

(ISO 11734:2004)

GRANUL OMETRIA   A  UMIDO

cavitazione idrodinamica su sottoprodotti

agro-industriali utilizzabili in DA

Test BMP:

Vinaccia esausta cavitata (245 kJ/kgST)

126,8 Nm

CH

/tSV 116,5 Nm

CH

/tSV

+ 8,5%

agro-industriali utilizzabili in DA

Vinaccia esausta cavitata (245 kJ/kgST)

Distribuzione percentuale dei solidi totali nelle varie classi granulometriche (mm)

> 5 3,15 < F <5 2 < F <3,15 1 < F < 2 0,5 < F < 1 0,3 < F < 0,5 0,3 < F < 0,1 < 0,1

Non trattato 27,47 17,56 10,70 15,92 11,41 6,13 5,40 5,40

Cavitato 0,71 1,50 5,27 16,47 11,93 7,54 15,51 41,08

cavitazione idrodinamica su sottoprodotti

agro-industriali utilizzabili in DA

Analisi granulometrica:

Vinaccia esausta cavitata (245 kJ/kgST)

VINACCIA ESAUSTA (NON TRATTATA)

VINACCIA ESAUSTA (CAVITATA)

> 5mm 3,15‐5mm 2‐3,15 mm 1‐2 mm

agro-industriali utilizzabili in DA

Sansa di oliva (375 kJ/kgST)

369,2 Nm

CH

/tSV 281,7 Nm

CH

/tSV

+ 30%

cavitazione idrodinamica su sottoprodotti

agro-industriali utilizzabili in DA

Analisi granulometrica:

Sansa di oliva (375 kJ/kgST)

Distribuzione percentuale dei solidi totali nelle varie classi granulometriche (mm)

> 5 3,15 < F <5 2 < F <3,15 1 < F < 2 0,5 < F < 1 0,3 < F < 0,5 0,3 < F < 0,1 < 0,1

Non trattato 0,27 0,61 3,83 16,54 18,73 15,68 22,13 22,20

Cavitato 0,21 0,37 5,19 11,50 13,09 9,75 29,26 30,63

agro-industriali utilizzabili in DA

Principali soluzioni impiantistiche

Installazione in ricircolo

BIOMASSE IN INGRESSO

CAVITAZIONE

CAVITAZIONE BIOMASSE

IN INGRESSO

Installazione in linea (tra due digestori)

digestato chiarificato

CAVITAZIONE BIOMASSE SOLIDE

IN INGRESSO

Installazione al carico

cavitazione idrodinamica su sottoprodotti

agro-industriali utilizzabili in DA

Conclusioni e prospettive future

• Vinacce esauste: aumento nella quantità (+8,5%) e nella 

cinetica di produzione di metano e riduzione nella grandezza  dei solidi. 

• Sansa di oliva: 30% in più di metano rispetto alla matrice non  trattata.

• Pretrattamento applicabile a sottoprodotti agro‐industriali,  rifiuti organici, FORSU. Benefici nella produzione di biogas e  miglioramento globale in impianto (miscelazione, inferiori  manutenzioni)

• Necessari ulteriori studi per definire le condizioni operative 

della cavitazione idrodinamica controllata (energia specifica 

applicata, specificità sui substrati) 

agro-industriali utilizzabili in DA

Ricerca Industriale

E’ un laboratorio dedicato alla Ricerca Industriale Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna

Sezione AMBIENTE ed ENERGIA

CONVEGNO

La ricerca applicata nel campo della

valorizzazione dei rifiuti ed i sistemi di gestione integrata,

alla luce degli obiettivi strategici europei

5 Novembre 2015, Sala Ravezzi 2 Hall Sud

www.crpa.it http://crpalab.crpa.it m.garuti@crpa.it

Grazie per l’attenzione