Cos è la biomassa? Biomassa: tutto ciò che ha matrice organica, fatta eccezione per i materiali fossili.

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Cos’è la biomassa?

Il termine biomassa nasce in Italia alla fine degli anni ‘70 quando, dopo la crisi energetica e sotto la spinta di esigenze ambientali, si risvegliò l’interesse per le fonti rinnovabili di energia.

Biomassa: tutto ciò che ha matrice organica, fatta eccezione per i materiali fossili.

Ing. Fabio Agosta –fabio.agosta@hotmail.com– 338.9459239

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Definizione di biomassa

• Rappresenta la forma più sofisticata di accumulo dell’energia solare.

Grazie al processo di fotosintesi, i vegetali sono in grado di convertire l’energia radiante in energia chimica e stoccarla sotto forma di molecole complesse, ad elevato contenuto energetico.

• La biomassa si può considerare una risorsa rinnovabile ed inesauribile nel tempo, purché venga impiegata ad un ritmo non superiore alle capacità di rinnovamento biologico.

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Definizione di biomassa

S'intende per biomassa ogni sostanza organica derivante direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana.

Mediante questo processo, le piante assorbono dall'ambiente circostante anidride carbonica (CO₂) e acqua, che vengono trasformate, con l'apporto dell'energia solare e di sostanze nutrienti presenti nel terreno, in materiale organico utile alla crescita della pianta. In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2×10¹¹ tonnellate di carbonio all'anno, con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di tonnellate di petrolio, circa 10 volte l'attuale fabbisogno energetico mondiale.

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Definizione di biomassa

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Ciclo dell’uso della biomassa

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Biomassa

Le biomasse comprendono vari materiali di origine biologica, scarti delle attività agricole riutilizzati in apposite centrali termiche per produrre energia elettrica.

• colture arboree ed erbacee destinate alla produzione di biocarburanti e biocombustibili

• sottoprodotti delle produzioni erbacee, arboree e delle lavorazioni agro-industriali

• sottoprodotti delle lavorazioni forestali e dei legnami da opera

• reflui zootecnici per la produzione di biogas

• residui dell’industria alimentare e mangimistica (pule dei cereali, canna da zucchero ecc.)

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Biomasse: natura e provenienza

Forestale

Agroforestale Agricolo

• Colture erbacee

• Colture arboree

• Colture dedicate

• Residui colturali

Comparto zootecnico

Industriale: Residui delle attività industriali

• Industria del legno

• Industria della cellulosa e della carta

• Industria agroalimentare

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Le colture energetiche

Erbacee annuali

• oleaginose: colza, girasole, soia, ricino

• zuccherine-amidacee: barbabietola, sorgo zuccherino, topinambur, mais, frumento, patata

• da fibra: sorgo, canapa, kenaf

Erbacee poliennali

^:

• canna, miscanto, panico, cardo

Legnose a breve rotazione (S.R.F.):

• pioppo, salice, robinia, eucalipto

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Utilizzazione biomassa

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Combustione

• La combustione di prodotti e residui agricoli si attua con buoni rendimenti, se si utilizzano come combustibili sostanze ricche di glucidi strutturati (cellulosa e lignina) e con contenuti di acqua inferiori al 35%.

• L’energia termica recuperata viene utilizzata generalmente per riscaldamento o per processi produttivi industriali oppure per generare elettricità grazie a cicli a gas o a vapore.

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Combustione

La biomassa può essere utilizzata in vari modi:

• bruciata per produrre energia termica (in particolare il legno);

• fermentata in appositi digestori dove alcuni batteri la trasformano in GAS (BIOGAS);

• alimentazione di elettrodomestici e apparati vari;

• produzione di biocarburante (biodiesel da olio di colza, etanolo o alcool etilico da cereali e ortaggi ricchi di zucchero) che può essere impiegato come combustibile per motori a scoppio;

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Pirolisi

Decomposizione termochimica di materiali organici, ottenuta mediante l’applicazione di calore, a temperature comprese tra 400 e 800°C, in completa assenza di un agente ossidante, oppure con una ridottissima quantità di ossigeno (in quest’ultimo caso il processo può essere descritto come una parziale gassificazione).

I prodotti della pirolisi sono:

 gassosi,

 liquidi,

 solidi,

in proporzioni che dipendono dai metodi di pirolisi e dai parametri di reazione.

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Gassificazione

• Ossidazione incompleta di una sostanza in ambiente ad elevata temperatura (900 ÷ 1.000°C) per la produzione di un gas combustibile (detto gas di gasogeno).

Esistono problemi connessi con il suo immagazzinamento e trasporto, causa il basso contenuto energetico per unità di volume.

• Ciò fa sì che risulti eccessivamente costoso il trasporto su lunghe distanze. Tali inconvenienti possono essere superati trasformando il gas in alcool metilico (CH_³OH), che può essere agevolmente utilizzato per l’azionamento di motori. Il metanolo può essere successivamente raffinato per ottenere benzina sintetica, con potere calorifico analogo a quello delle benzine tradizionali.

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Fermentazione alcolica

• E’ un processo, di tipo micro-aerofilo, di trasformazione dei glucidi contenuti nelle produzioni vegetali in bioetanolo (alcool etilico).

• La destinazione più considerata è il suo utilizzo

nella sintesi dell’ETBE (EtilTertioButilEtere),

usato in miscela alle benzine come additivo

ossigenato ed antidetonante in sostituzione del

piombo tetraetile o degli idrocarburi aromatici.

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Digestione anaerobica

• Conversione biochimica in assenza di ossigeno, ad opera di microrganismi, di sostanze organiche complesse in gas (biogas) costituito da CH

₄

e CO

₂

.

• Il biogas così prodotto viene raccolto, essiccato, compresso ed immagazzinato e può essere utilizzato come combustibile per alimentare lo stesso processo di bioconversione, ovvero veicoli a gas o caldaie a gas per produrre calore e/o energia elettrica.

• Gli impianti possono essere alimentati mediante residui ad alto grado di umidità.

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Spremitura/esterificazione

Gli oli vegetali sono estratti dalle piante oleaginose (soia, colza, girasole, ecc.). Caratteristica comune di tutte le oleaginose è quella di essere ricche di materie proteiche che, dopo l’estrazione dell’olio, sono impiegabili nell’alimentazione animale sotto forma di panelli.

Gli oli possono essere utilizzati come combustibili nello stato in cui vengono estratti oppure dopo esterificazione, ed il loro utilizzo ha destato ormai da tempo un notevole interesse, sia per la disponibilità di tecnologie semplici di trasformazione ed utilizzazione, sia perché consentono bilanci energetici accettabili, sia, infine, per la riutilizzazione dei sottoprodotti di processo (es. la glicerina, utilizzata dall’industria farmaceutica).

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Perché l’interesse per le agroenergie?

• Aumento del prezzo del petrolio

• Problemi ambientali e cambiamento globale clima

• La dipendenza energetica UE elevatissima: tentativo di ridurla

• Impegni U.E. per energie da fonti rinnovabili (Protocollo di Kyoto)

• Possibilità di reddito per gli agricoltori dopo il disaccoppiamento

• C’è una scelta dell’Unione Europea verso la multifunzionalità e la sostenibilità

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Scenario energetico

Lo scenario energetico è caratterizzato da:

• Aumento della domanda energetica da parte dei paesi industrializzati e di nuova industrializzazione, in gran parte da fonti non rinnovabili: petrolio, gas naturale, carbone.

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Problematiche energetico ambientali

• Lo sviluppo industriale dell’ultimo secolo ha portato ad un aumento del carbonio immesso in atmosfera.

• VARIAZIONI CLIMATICHE A LIVELLO GLOBALE (aumento della temperatura sulla superficie e dei mari).

Dal Libro Verde “Verso una strategia europea di sicurezza dell’approvvigionamento energetico”.

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Problematiche energetico ambientali

Protocollo di Kyoto

• Il protocollo di Kyoto del 10 dicembre 1997 sancisce l’impegno dei paesi industrializzati a fare in modo che nel 2010 le emissioni dei gas serra siano ridotte del 5,2% rispetto alle emissioni del 1990.

• Il Protocollo di Kyoto è entrato in vigore il 16

febbraio 2005.

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Problematiche energetico ambientali

Protocollo di Kyoto e Italia

• Per l’Italia, che ha ratificato il Protocollo di Kyoto con la legge n. 120 del 1 giugno 2002, l’obbiettivo di riduzione è pari al 6,5% rispetto ai livelli del 1990.

• Nel 2000 le emissioni italiane di CO2 sono aumentate del 5% rispetto al 1990

• Uno degli strumenti utilizzabili per raggiungere obbiettivi del Protocollo è l’utilizzo fonti energetiche alternative (fonti rinnovabili)

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Problematiche energetico ambientali

Trarre energia dalle biomasse consente di eliminare rifiuti prodotti dalle attività umane, produrre energia elettrica e ridurre la dipendenza dalle fonti di natura fossile come il petrolio.

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• Produzione di energia da fonte rinnovabile;

• Miglioramento dell'economia delle aziende zootecniche e/o agricole;

• Minori emissioni di gas-serra;

• Migliore qualità dei fertilizzanti prodotti;

• Riciclaggio economico dei rifiuti, con ricaduta positiva sull'impatto ambientale;

• Minore inquinamento da odori e ridotta presenza di insetti;

• Miglioramento delle condizioni igienico-sanitarie dell'azienda.

Vantaggi

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Sotto il profilo ecologico:

 Calo delle emissioni di metano e ammoniaca

 Riduzione in via indiretta dei gas serra

 Minore emissione di composti organici volatili non metanici

 Sostituzione delle fonti combustibili fossili

Per l’allevamento zootecnico:

 Risparmio energetico o possibilità di cedere energia ad altri

 Abbattimento degli odori

 Accelerazione del processo di stabilizzazione del liquami stoccati

Benefici ambientali dal recupero di

biogas

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COMBUSTIONE DEL BIOGAS

In caldaia con produzione di energia

termica

In motori azionanti gruppi elettrogeni per la

produzione di energia elettrica

In cogeneratori per la produzione combinata di

energia elettrica e termica

Possibili impieghi del biogas

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Riassumendo

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Comparto agricolo

Il comparto agricolo svolge, e svolgerà, un ruolo sempre più preponderante nella produzione di combustibili da biomassa

Nel panorama delle imprese che esprimono al meglio la multifunzionalità nell’agricoltura ben rientrano le:

IMPRESE AGRO-ENERGETICHE

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Imprese agro-energetiche

AZIENDA AGRO - ENERGETICA

COLTIVA

FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI

PRODUCE

ENERGIA RINNOVABILE

VENDE

ELETTRICA TERMICA FRIGORIFICA

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Imprese agro-energetiche

Modelli di imprese agri-energetiche

• Aziende agricole che coltivano le “materie prime”

destinate a produrre energia.

• Aziende agricole che coltivano biomasse energetiche dalle quali producono energia da fonti rinnovabili per l’autoconsumo aziendale.

• Imprese agricole che, oltre a produrre ed utilizzare e/o vendere biocombustibili, con propri impianti producono energia che vendono a terzi.

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Obiettivi UE Energie Rinnovabili

• Riduzione emissioni di CO₂

• Diversificazione degli approvvigionamenti e riduzione della dipendenza energetica

• Riduzione delle emissioni di gas serra (Protocollo di Kyoto)

• Sostenibilità ambientale

• Sviluppo delle aree rurali (multifunzionalità agricoltura, nuove opportunità di lavoro)

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Normativa comunitaria agroenergie

Direttive:

• Direttiva 2001/77/CE: “energia elettrica da fonti rinnovabili”

 incentivare la produzione di energia da fonti rinnovabili

 contributo delle fonti rinnovabili pari al 12% del consumo interno lordo di energia nel 2010

• Direttiva 2003/30/CE: “direttiva biocarburanti”

 biocarburanti: sostanze liquide o gassose derivanti direttamente dalla biomassa

 immissione sul mercato di una quota di biocarburanti del 2% nel 2005 e del 5,75% nel 2010

• Direttiva 2003/96/CE: “tassazione prodotti energetici”

 gli Stati membri possono applicare esenzioni del livello di tassazione dei prodotti energetici

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Comunicazioni commissione europea

• Libro bianco UE sulle fonti energetiche rinnovabili

Prevede di raggiungere entro il 2012 la quota del 12% di energia rinnovabile nei consumi interni.

• Piano di azione sulla biomassa (2005):

 promuove l’impiego della biomassa con misure concernenti l’approvvigionamento, il finanziamento e la ricerca del settore biomasse

 settori coinvolti: riscaldamento, trasporti, produzione di elettricità

 vantaggi delle biomasse nel 2010:

 riduzione 6% importazioni energia

 possibile riduzione del prezzo del petrolio

 abbattimento emissioni carboniose di 209 milioni ton/anno

 aumento occupazione nelle zone rurali di 300.000

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Comunicazioni commissione europea

• Strategia UE biocarburanti (2006)

 il settore dei trasporti produce il 21% delle emissioni di gas serra in Europa

 vantaggi biocarburanti:

 riduzione emissioni gas serra

 decarbonizzazione dei combustibili per il trasporto

 sviluppo di sostituti a lungo termine per il petrolio

• Libro Verde dell’UE 2006

Obiettivi: riduzione domanda di energia, maggiore ricorso a fonti energetiche alternative, diversificazione delle fonti energetiche, intensificazione della cooperazione internazionale.

• Conclusioni del Consiglio Europeo, Marzo 2007 Strategia energetica Europa fino al 2020:

 20% di energia prodotta da fonti rinnovabili

 20% di riduzione delle emissioni

 20% di aumento dell’efficienza energetica

 ricorso a biocarburanti nel settore dei trasporti in misura di almeno il 10%

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Colture erbacee

Sorgo

• Il sorgo è una pianta erbacea annuale

• Il ciclo colturale è lo stesso del mais

• Il culmo è molto sviluppato (4 m di altezza)

• E’ una pianta rustica che si adatta ad elevate condizioni di stress idrico

• Le produzioni sono elevate anche in coltura asciutta (>20 t/ha s.s.)

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Raccolta sorgo

Raccolta (effettuata con due cantieri)

PRIMO CANTIERE: Falcia-trincia-caricatrice Prodotto finale: sorgo trinciato

SECONDO CANTIERE: Barra falciante, ranghinatore e rotoimballatrice

Prodotto finale: rotoballe

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Fasi lavorazione del sorgo

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Fasi lavorazione del sorgo

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Pioppo SRF

Short Rotation Forestry (SRF) di pioppo

• La SRF di pioppo è la coltivazione di cloni selezionati specificatamente per impianti molto fitti destinati alla produzione di cippato di legno, impiegato come combustibile

• SRF significa forestazione a breve rotazione o ceduo a breve rotazione

• Le piantagioni hanno una densità che varia dalle 6.000 alle 14.000 piante/ha

• I turni di ceduazione dipendono dalla densità di impianto: 6.000-7.000 piante/ha (taglio biennale), 10.000-14.000 piante/ha (taglio annuale)

• I lavori di impianto, così come tutte le altre lavorazioni, sono completamente meccanizzabili

• Produttività media annua: 18 - 22 t sostanza secca/ha

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Caratteristiche dei cloni di pioppo

• rapidità di accrescimento;

• elevata produttività;

• spiccata capacità pollonifera;

• competitività con malerbe;

• resistenza a protratti periodi siccitosi;

• resistenza alle principali avversità biotiche;

• rusticità per fattori climatici e pedologici;

• sopravvivenza nel tempo delle ceppaie;

• resistenza all’allettamento.

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Schema di impianti di pioppo

280 cm

60 cm

TURNO BIENNALE – FILA SINGOLA 5.900 piante/ha

280 cm 75 cm

40 cm

TURNO ANNUALE – FILE BINATE 14.000 piante/ha

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Primo anno

Primo ciclo Secondo ciclo Terzo ciclo Quarto ciclo

Aratura - - -

Concimazione di

fondo - - -

Erpicatura - - -

Messa a dimora

talee - - -

Diserbo pre- emergenza

Diserbo pre- emergenza Concimazione in

copertura

Concimazione in copertura

Concimazione in copertura Diserbo post-

emergenza

Diserbo post- emergenza

Diserbo post- emergenza Lavorazioni

nell’interfila

Lavorazioni nell’interfila

Lavorazioni nell’interfila Irrigazione Irrigazione Irrigazione Irrigazione

Cure colturali

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Raccolta pioppo S.R.F

La raccolta è eseguita con la falcia-trincia-caricatrice.

Prodotto finale: cippato IL CIPPATO

• Legname in scaglie ottenuto da apposite macchine. Per produrre chips viene utilizzato legno di qualità inferiore, come i residui delle potature boschive , agricole o urbane, le ramaglie e i cimali, oppure ancora i sottoprodotti delle segherie e il legno proveniente da impianti a breve rotazione (SRF).

Il cippato può essere di tre tipologie:

• verde, quando sono presenti anche le foglie (è il caso della sminuzzatura della pianta intera, o delle ramaglie);

• marrone, se sono cippati rami e tronchetti con corteccia;

• bianco, se il materiale da cippare è stato preventivamente scortecciato;

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Biocombustibili gassosi

Il biogas è una miscela gassosa ottenuta dalla digestione anaerobica di biomassa di origine vegetale e/o di residui di origine animale.

La percentuale di metano nel biogas varia a seconda del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’70%

circa.

Composizione del biogas %

Metano (CH₄)

Anidride carbonica (CO₂) Idrogeno (H₂)

Azoto (N₂)

Ossido di carbonio (CO) Ossigeno (O₂)

Idrogeno solforato (H₂S)

50-70 25-45 1-10 0.5-3

0,1 Tracce

tracce

(49)

Digestione anaerobica

Processo biologico che consiste nella

demolizione della sostanza organica: lipidi, proteine, glucidi a carico di particolari

microrganismi anaerobi

prodotto ultimo del “processo digestivo” è Biogas

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Tecniche di digestione anaerobica

La digestione anaerobica può essere condotta in condizioni:

• termofile (circa 55°C)

• mesofile (circa 35°C)

• psicrofile (10 - 25 °C)

(51)

Tecniche di digestione anaerobica

Processo Monostadico:

• La digestione avviene in un reattore Processo Bistadico:

Due digestori distinti, posti in serie tra loro, ciascuno dedicato ad una serie di reazioni:

• Nel primo hanno luogo i fenomeni di idrolisi/acidogenesi ed acetogenesi,

• Nel secondo si sviluppa la fase metanigena

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Resa fermentazione

(53)

Resa fermentazione

(54)

Impianto compatto produzione biogas

(55)

Impianto compatto produzione biogas

(56)

Impianto compatto produzione biogas

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Biocombustibili: biodiesel

Il biodiesel è un biocombustibile liquido utilizzato come carburante in autotrazione e come combustibile nel riscaldamento.

Il biodiesel si ottiene a partire dalla spremitura di semi oleosi di girasole, colza, soia e da una successiva trasformazione detta transesterificazione.

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Transesterificazione

Combinazione di una molecola di triglicerdide con tre molecole di metanolo.

3 molecole di acidi grassi liberi (biodiesel) Prodotti della reazione:

glicerolo

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Esterificazione degli oli

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Utilizzazioni del biodiesel

La normativa italiana prevede che il biodiesel possa essere utilizzato in miscela con il gasolio fino ad un massimo del 5% in autotrazione e del 30% nelle flotte (per esempio autobus urbani).

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Biocombustibili: bioetanolo

• Il bioetanolo è un alcool (etanolo o alcool etilico) ottenuto mediante un processo di fermentazione di diversi prodotti vegetali ad alto contenuto di amido o prodotti agricoli ad alto contenuto di zucchero.

• In campo energetico, il bioetanolo può essere utilizzato direttamente come componente per benzine o per la preparazione dell'ETBE (EtilTerButilEtere)

• Il Bioetanolo può essere aggiunto nelle benzine fino al 30%

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Materie prime bioetanolo

• Materiali zuccherini: sostanze ricche di saccarosio come la canna da zucchero, la bietola, il sorgo zuccherino, alcuni frutti, ecc.

• Materiali amidacei: sostanze ricche di amido come il grano, il mais, l'orzo, il sorgo da granella, la patata;

• Materiali ligno-cellulosici: sostanze ricche di cellulosa come la paglia, lo stocco del mais, gli scarti legnosi, ecc.

Il rendimento dei prodotti vegetali in bioetanolo è di circa il 30%.

Utilizzazioni: miscela con la benzina

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• E’ un processo biologico complesso per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (energia rinnovabile) costituito principalmente da metano (CH₄) e anidride carbonica (CO₂);

• La percentuale di metano nel biogas varia a secondo del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa.

La digestione anaerobica

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Schema riassuntivo di decomposizione anaerobica delle sostanze organiche durante la digestione.

La digestione anaerobica

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Schema del processo biologico di

digestione anaerobica

La digestione anaerobica

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La digestione anaerobica

Materiali m³ biogas/t SV

Deiezioni animali (suini, bovini, avi-cunicoli)

200 - 500 Residui colturali (paglia, colletti barbabietole..) 350 - 400 Scarti organici agroindustria (siero, scarti

vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..)

400 - 800

Scarti organici macellazione (grassi, contenuto

stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione…) 550 - 1000

Fanghi di depurazione 250 - 350

Frazione organica rifiuti urbani 400 - 600

Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino…)

550 - 750

Biomasse e scarti organici avviabili a DA e loro resa in Biogas (m³ per tonnellata di solidi volatili)

(68)

Le tecniche di digestione anaerobica possono essere suddivise in due gruppi principali:

• Digestione a secco (dry digestion), quando il substrato avviato a digestione ha un contenuto di solidi totali (ST) ≥ 20%;

• Digestione a umido (wet digestion), quando il substrato ha un contenuto di ST ≤ 10%.

Processi con valori di secco intermedi comuni vengono in genere definiti semisecco.

Le tecniche di digestione (1)

(69)

La digestione anaerobica può essere condotta o in condizione mesofile (circa 35°C), con tempi di residenza di 14-30 giorni, o termofile (circa 55°C), con tempi di residenza inferiori ai 14-16 giorni.

Con impianti semplificati è possibile operare anche in psicrofilia (10-25 °C), con tempi di residenza superiori ai 30 giorni.

Le tecniche di digestione (2)

(70)

Può avvenire per:

• combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica;

• per combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica;

• per combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e di energia termica.

La trasformazione di biogas in energia

(71)

Dal 1.1.2002 i produttori italiani di EE da fonte convenzionale sono obbligati ad immettere in rete il 2%

di EE prodotta da fonti rinnovabili o ad acquistare i Certificati Verdi (CV).

• I CV sono titoli annuali attribuiti all’Energia Elettrica prodotta da fonti rinnovabili.

• Il valore dei CV verrà determinato sul mercato dal gioco della domanda e dell’offerta; oggi il valore dell’EE dotata di CV è 0,12-0,13 /kWh.

• Attualmente la durata del CV è di 8 anni.

Incentivazione dell’energia rinnovabile

(72)

Impianto aziendale in Germania: codigestione di liquami suini e scarti agroindustria - 1 cogeneratore da 40 kW.

Esempi

(73)

Impianto aziendale in Germania: codigestione di liquami suini, pollina e energy crops; 2 cogeneratori da 100 kW.

Esempi

(74)

Impianto aziendale Austriaco:

codigestione di liquami suini, energy crops e residui colturali

Esempi

(75)

Impianto di Studsgard, Herning, DK

• Allevatori che forniscono liquame: 54

• Volume di digestione: 6600 m³ (2 reattori da 3300 m³ ciascuno)

• Temperatura di processo: 50°C

• Tempo di ritenzione (HRT): 16 giorni

• Carico organico all’impianto : liquami zootecnici 90000 t/anno, scarti organici agro-industriali 20-25000 t/anno, FORSU 4000 t/anno

• Volume delle vasche di stoccaggio del liquame digerito: 33000 m³

• Produzione di biogas: circa 3,5 milioni di m3/anno

Esempi

(76)

Impianto di Langeweg, Olanda

Sfalci verde pubblico, 4 t/d, alimentati al digestore

Esempi

(77)

Impianto di Linkoping, Svezia

Volume di digestione: 7400 m³( 2 reattori da 3700 m³ciascuno)

Temperatura di processo: 37°C

Tempo di ritenzione (HRT): circa 25 giorni Liquame zootecnico: 68 t/giorno

Scarti macellazione: 66 t/giorno

Acque reflue macellazione: 137 t/giorno Produzione di CH4 : circa 3 milioni di Nm³/anno

Esempi

(78)

Biomasse interessate:

• Deiezioni animali :187.000.000 t/a.

• Scarti agro-industriali:12.000.000 t/a.

• Scarti di macellazione:2.000.000 t/a.

• Fanghi di depurazione: 2-3.000.000 t/a.

• Fraz.org. dei R.U.: 9.000.000 t/a.

• Residui colturali:10.000.000 tSS/a

• Colture energetiche: 230.000 ha set aside

La situazione in Italia

(79)

Impianto centralizzato di Spilamberto (MO)

in primo piano i due digestori anaerobici ( 8000+4000 m³)

Esempi

(80)

Impianto centralizzato di Bettona (PG)

Esempi

(81)

Impianto centralizzato di Marsciano (PG)

Esempi

(82)

Schema di funzionamento impianto

(83)

Schema di impianto di biogas

semplificato - senza riscaldamento

La produzione di metano ottenibile è di circa 15 m³/anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 25 m³/anno di biogas)

(84)

Esempio di inserimento di un impianto semplificato di recupero del biogas in un allevamento suinicolo annesso a caseificio.

Il biogas è utilizzato direttamente nella caldaia del caseificio.

Schema di impianto di biogas

(85)

Esempi di impianti a biogas

(86)

Esempi di impianti a biogas

(87)

La produzione di metano ottenibile è di circa 21 m³/anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 35 m³/anno di biogas)

Schema di impianto di biogas semplificato - con riscaldamento

(88)

Schema di impianto di biogas

semplificato - senza riscaldamento

(89)

Esempio impianto di biogas in allevamento suinicolo:

pianta e schema di flusso

Schema di impianto di biogas semplificato - con riscaldamento

(90)

Pavimento totalmente fessurato (ptf) con fossa di stoccaggio sottostante

Schema di raccolta liquami

(91)

Pavimento totalmente fessurato (ptf) e rimozione dei liquami con sistema a vacuum

Schema di raccolta liquami

(92)

Pavimento totalmente fessurato (ptf) con ricircolo dei liquami in tubi o cunette senza strato liquido

Pompa di ricircolo

Vasca di arrivo e ripresa

Collettore di raccolta Collettore

ripartitore Valvola di

apertura

Condotta di ricircolo

Controllo automatico

Schema di raccolta liquami

(93)

Progetto per allevamento bovino da latte 520 capi in produzione

SEPARATORE

STOCCAGGIO

USO AGRONOMICO

PRODUZIONE BIOGAS Resa 0,42 m³biogas/kg ST

1896 m³biogas/d 1120 m³CH4/d

170 kWe Input totale DA

44,1 m³/d 4506 kg ST/d

Digestione anaerobica Volume 1680 m³

HRT 38 d Carico 2,50 kg ST/m³

STOCCAGGIO 1437 kg ST/d 29 ha

Insilato di mais 4,4 t/d 5,8 m³/d

Liquame bovino 520 capi in produzione

3069 kg ST/d 2613,5 kg ST/d

1698,7 kg ST/d 40,3 m³/d

38,3 m³/d 44,1 m³/d

914,7 kg ST/d 3,05 t/d

3,8 m³/d CHIARIFICATO

VASCA POLMONE

Esempio progetto

(94)

Energia Elettrica netta prodotta = 1.159.000 kWh/anno Ricavi:

Valore Energia Elettrica ceduta (0,085 €/kWh) = 98.515 €/anno Valore CV (0,109 €/kWh) = 140.363 €/anno

Totale ricavi = 238.878 €/anno Costi esercizio:

Service cogeneratore (0,02 €/kWh) = 25.755 €/anno Esercizio impianto= 40.000 €/anno

Produzione mais al netto premi PAC (11,24 €/t) = 17.900 €/anno Totale esercizio = 83.655 €/anno

Costo investimentocirca 670.000 €

PBT = 4,3 anni (3 anni con un contributo del 30%)

NB: +21 ha per uso agronomico digestato per presenza insilato di mais

Bilancio economico

(95)

FLOTTATORE

SEPARATORE

STOCCAGGIO Fango Chiarificato

USO AGRONOMICO

PRODUZIONE BIOGAS Resa 0,44 m³biogas/kg ST

2740 m³biogas/d 1725 m³CH4/d

220 kWe

USO AGRONOMICO Input totale DA

71,5 m³/d 6250 kg ST/d

Digestione anaerobica Volume 2500 m³

HRT 35 d Carico 2,5 kg ST/m³

STOCCAGGIO V totale 35856 m³ 850 kg ST/d

17 ha

Insilato di mais 2,6 t/d 4,0 m³/d

Peso vivo suino 1500 t p.v.

Liquame suino 200 m³/d 8250 kg ST/d

5400 kg ST/d

2850 kg ST/d

3500 kg ST/d

2345 kg ST/d 66,7 m³/d

67,5 m³/d 71,5 m³/d

132,5 m³/d

1155 kg ST/d 3,85 t/d

4,8 m³/d CHIARIFICATO

Progetto per allevamento suinicolo ciclo chiuso 1500 t p.v.

Esempio progetto

(96)

Energia Elettrica netta prodotta = 1.504.000 kWh/anno Ricavi:

Valore EE autocons (365.000 kWh a 0,107 €/kWh) = 39.055 €/anno Valore EE ceduta (0,085 €/kWh) = 96.815 €/anno

Valore CV (0,109 €/kWh) = 191.840 €/anno Totale ricavi = 327.710 €/anno

Costi esercizio:

Service cogeneratore (0,02 €/kWh) = 35.200 €/anno Esercizio impianto= 48.000 €/anno

Produzione mais al netto premi PAC (11,24 €/t) = 10.670 €/anno Totale esercizio = 93.870 €/anno

Costo investimentocirca 950.000 €

PBT = 4,1 anni (2,8 anni con un contributo del 30%)

NB: + 12 ha per uso agronomico liquame per presenza insilato di mais

Bilancio economico

(97)

Grazie dell’attenzione

Ing. Fabio Agosta – fabio.agosta@hotmail.com – 338.9459239