LA DIGESTIONE ANAEROBICA DEI RIFIUTI ORGANICI E DI ALTRE ...
LA DIGESTIONE ANAEROBICA DEI RIFIUTI ORGANICI E DI ALTRE ...
LA DIGESTIONE ANAEROBICA DEI RIFIUTI ORGANICI E DI ALTRE ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Consorzio Italiano Compostatori<br />
“Corso di specializzazione: la qualità nei processi di compostaggio ”<br />
ECOMONDO - Rimini, 2-3 Novembre 2004<br />
<strong>LA</strong> <strong><strong>DI</strong>GESTIONE</strong> <strong>ANAEROBICA</strong> <strong>DEI</strong><br />
<strong>RIFIUTI</strong> <strong>ORGANICI</strong> E <strong>DI</strong> <strong>ALTRE</strong><br />
BIOMASSE: SITUAZIONE E PROSPETTIVE<br />
IN EUROPA E IN ITALIA<br />
Sergio Piccinini<br />
Centro Ricerche Produzione Animali<br />
Reggio Emilia, www.crpa.it<br />
Comitato Tecnico CIC
La digestione anaerobica<br />
? è un processo biologico per mezzo del quale, in<br />
assenza di ossigeno, la sostanza organica viene<br />
trasformata in biogas (energia rinnovabile)<br />
costituito principalmente da metano e anidride<br />
carbonica;<br />
? la percentuale di metano nel biogas varia a<br />
secondo del tipo di sostanza organica digerita e<br />
delle condizioni di processo, da un minimo del<br />
50% fino all’80% circa.
Schema<br />
riassuntivo di<br />
decomposizione<br />
anaerobica delle<br />
sostanze<br />
organiche<br />
durante la<br />
digestione.<br />
CARBOIDRATI GRASSI PROTEINE<br />
Zuccheri<br />
semplici<br />
ACI<strong>DI</strong> VO<strong>LA</strong>TILI<br />
ALCOOLI<br />
Glicerolo<br />
Acidi grassi<br />
ACI<strong>DI</strong> VO<strong>LA</strong>TILI<br />
METANO<br />
ANIDR. CARBONICA<br />
Gruppi<br />
sub proteici<br />
Amminoacidi<br />
Amine<br />
Ammoniaca<br />
Azoto<br />
Mercaptani<br />
Indolo<br />
Skatolo<br />
Idrogeno solf.
Sostanza organica<br />
Carboidrati<br />
Proteine<br />
Lipidi<br />
Schema del<br />
processo<br />
biologico di<br />
digestione<br />
anaerobica<br />
20%<br />
100%<br />
BATTERI IDROLITICI E FERMENTATIVI<br />
75%<br />
Acidi grassi<br />
Alcoli etc.<br />
Batteri acetogenici<br />
H 2 + CO 2<br />
ACETATO 52%<br />
23%<br />
CH 4 + CO 2 CH 4 + H 2 O<br />
Batteri omoacetogenici<br />
Batteri metanigeni<br />
acetoclastici<br />
Batteri metanigeni<br />
idrogenotrofi<br />
72%<br />
28%<br />
5%
Biomasse e scarti organici avviabili a DA e loro resa in<br />
Biogas (m 3 per ton di solidi volatili)<br />
Materiali<br />
m 3 biogas/t SV<br />
Deiezioni animali (suini, bovini, avicunicoli)<br />
Residui colturali<br />
barbabietole..)<br />
(paglia, colletti<br />
Scarti organici agroindustria<br />
(siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e<br />
reflui di distillerie, birrerie e cantine..)<br />
200 - 500<br />
350 - 400<br />
400 - 800<br />
Scarti organici macellazione<br />
(grassi, contenuto stomacale ed 550 - 1000<br />
intestinale, sangue, fanghi di<br />
flottazione…)<br />
Fanghi di depurazione 250 - 350<br />
Frazione organica rifiuti urbani 400 - 600<br />
Colture energetiche<br />
zuccherino…)<br />
(mais, sorgo<br />
550 - 750
Schema dei processi di trasformazione<br />
dei materiali di categoria 2<br />
INCENERIMENTO<br />
<strong>DI</strong>R. 2000/76/CE<br />
COINCENERIMENTO<br />
<strong>DI</strong>R.2000/76/CE<br />
MATERIALI <strong>DI</strong><br />
CATEGORIA 2<br />
IMPIANTI<br />
<strong>DI</strong> TRATTAMENTO<br />
PER I MATERIALI<br />
<strong>DI</strong> CATEGORIA 2<br />
INSI<strong>LA</strong>GGIO<br />
DEL PESCE<br />
STAL<strong>LA</strong>TICO<br />
CONTENUTO TUBO<br />
<strong>DI</strong>GERENTE<br />
TRATTAMENTO A<br />
133°C, 20 MIN., 3 BAR<br />
PRODOTTI<br />
OLEOCHIMICI<br />
BIOGAS<br />
O COMPOSTAGGIO<br />
<strong>DI</strong>SCARICA<br />
<strong>DI</strong>R. 1999/31/CE<br />
SPAN<strong>DI</strong>MENTO<br />
SUL SUOLO<br />
FERTILIZZANTI
Schema dei processi di trasformazione<br />
dei materiali di categoria 3<br />
INCENERIMENTO<br />
<strong>DI</strong>R. 2000/76/CE<br />
IMPIANTI<br />
TECNICI<br />
PRODOTTI<br />
TECNICI<br />
BIOGAS O<br />
COMPOSTAGGIO<br />
MATERIALI <strong>DI</strong><br />
CATEGORIA 3<br />
IMPIANTI <strong>DI</strong><br />
TRATTAMENTO<br />
PER I MATERIALI<br />
<strong>DI</strong> CATEGORIA 3<br />
PRODOTTI<br />
PER<br />
L’ALIMENTAZIONE<br />
IMPIANTI <strong>DI</strong><br />
TRATTAMENTO<br />
IMPIANTI PER<br />
CIBO PER ANIMALI<br />
CIBO PER<br />
ANIMALI<br />
COINCENERIMENTO<br />
<strong>DI</strong>R.2000/76/CE<br />
<strong>DI</strong>SCARICA<br />
<strong>DI</strong>R. 1999/31/CE<br />
INSI<strong>LA</strong>GGIO<br />
DEL PESCE
Schema di flusso applicabile per i sottoprodotti di<br />
origine animale avviati a digestione anaerobica<br />
Sottoprodotti animali<br />
Triturazione 12 mm<br />
Igienizzazione<br />
1 ora a 70°C<br />
Rifiuti organici<br />
Miscelazione<br />
Digestione anaerobica
Le tecniche di digestione<br />
Le tecniche di digestione anaerobica possono essere<br />
suddivise in due gruppi principali:<br />
? Digestione a secco (dry digestion), quando il<br />
substrato avviato a digestione ha un contenuto di<br />
solidi totali (ST) ? 20%;<br />
? Digestione a umido (wet digestion), quando il<br />
substrato ha un contenuto di ST ? 10%.<br />
Processi con valori di secco intermedi sono meno<br />
comuni e vengono in genere definiti processi a<br />
semisecco.
Le tecniche di digestione<br />
La digestione anaerobica può essere condotta o in<br />
condizione mesofile (circa 35°C), con tempi di<br />
residenza di 14-30 giorni, o termofile (circa 55°C),<br />
con tempi di residenza inferiori ai 14-16 giorni.<br />
Con impianti semplificati è possibile operare<br />
anche in psicrofilia (10-25 °C), con tempi di<br />
residenza superiori ai 30 giorni.
La trasformazione del biogas in energia<br />
Può avvenire per:<br />
?combustione diretta in caldaia, con<br />
produzione di sola energia termica ;<br />
?combustione in motori azionanti gruppi<br />
elettrogeni per la produzione di energia<br />
elettrica;<br />
?combustione in cogeneratori per la<br />
produzione combinata di energia elettrica e di<br />
energia termica;<br />
?uso per autotrazione come metano al 95%.
Incentivazione dell’energia rinnovabile<br />
?Nel 2004 i produttori italiani di EE da fonte<br />
convenzionale sono obbligati ad immettere in rete il<br />
2,35% di EE prodotta da fonti rinnovabili o ad<br />
acquistare i Certificati Verdi (CV).<br />
? I CV sono titoli annuali attribuiti all’EE prodotta da<br />
fonti rinnovabili; il loro valore è determinato sul<br />
mercato dal gioco della domanda e dell’offerta (0,075-<br />
0,085 Euro /kWh/<br />
kWh)<br />
? Oggi il valore dell’EE dotata di CV ceduta alla rete<br />
elettrica è 0,12-0,13 0,13 Euro/kWh<br />
kWh.<br />
?Attualmente la durata del CV è di 8 anni, elevabile per<br />
le biomasse.
La diffusione in Europa<br />
La sua diffusione è incominciata nel settore della<br />
stabilizzazione dei fanghi di depurazione (si stimano circa<br />
1600 digestori operativi attualmente nei paesi dell’Unione<br />
Europea).<br />
E’ considerata una delle tecnologie migliori per il<br />
trattamento delle acque reflue industriali ad alto carico<br />
organico ( in Europa sono operativi circa 400 impianti di biogas<br />
su questi reflui).<br />
Il recupero di biogas dalle discariche per rifiuti urbani<br />
rappresenta in Europa, in particolare in Gran Bretagna, la<br />
più importante fonte di energia alternativa da biomasse,<br />
con circa 450 impianti operativi.
La diffusione in Europa<br />
? Numerosi sono anche i digestori anaerobici operanti su<br />
liquami zootecnici: attualmente oltre 2000 impianti sono<br />
operativi nei paesi della Comunità Europea, in<br />
particolare in Germania (oltre 1800), Austria, Italia,<br />
Danimarca e Svezia.<br />
? Sta crescendo anche l’utilizzo della digestione anaerobica<br />
nel trattamento della frazione organica dei rifiuti urbani,<br />
in miscela con altri scarti organici industriali e con<br />
liquami zootecnici (co-digestione). In Europa circa 130<br />
impianti di digestione anaerobica trattano ciascuno più<br />
di 2500 t/anno di frazione organica di rifiuti urbani e/o<br />
residui organici industriali.
La diffusione in Europa<br />
?In Danimarca sono attualmente funzionanti 21<br />
impianti centralizzati di co-digestione che<br />
trattano annualmente circa 1.000.000 t di<br />
liquami zootecnici e 325.000 t di residui<br />
organici industriali e FORSU.<br />
?In Svezia sono operativi 13 impianti<br />
centralizzati di cui 7 trattano anche<br />
sottoprodotti di origine animale
La diffusione in Europa<br />
La Germania è il Paese europeo nel quale la digestione<br />
anaerobica ha avuto il maggior impulso. I dati al 2003,<br />
parlano di circa 2.000 impianti esistenti con una potenza<br />
elettrica installata di circa 250 MW.<br />
Circa il 94% degli impianti di biogas operano in<br />
codigestione, trattando assieme ai liquami zootecnici altri<br />
substrati organici, scarti dell’agroindustria, scarti domestici e<br />
della ristorazione, soprattutto colture energetiche (mais,<br />
sorgo zuccherino, barbabietola da foraggio, patate ecc.) e<br />
residui colturali.<br />
Importante per lo sviluppo del settore è stata la politica di<br />
incentivazione del Governo tedesco, che ha fissato un prezzo<br />
per l’energia elettrica da biogas di circa 10 centesimi di<br />
euro/kWh per un periodo di 20 anni ed eroga in genere<br />
anche un contributo sull’investimento.
Schema di impianto di biogas per liquami bovini diffuso in Germania
Impianto<br />
aziendale in<br />
Germania:<br />
codigestione di<br />
liquami suini e<br />
scarti<br />
agroindustria;<br />
1 cogeneratore<br />
da 40 kW.
Impianto aziendale in<br />
Germania: codigestione di<br />
liquami suini, pollina e energy<br />
crops; 2 cogeneratori da 100 kW.
Impianto aziendale<br />
Austriaco: codigestione di<br />
liquami suini, energy crops<br />
e residui colturali<br />
2 cogeneratori 30+15 kW
L’impianto di<br />
Studsgard,<br />
Herning, DK<br />
Allevatori che forniscono liquame: 54<br />
- Volume di digestione: 6600 m 3 (2 reattori da 3300 m 3 ciascuno)<br />
- Temperatura di processo: 50°C<br />
- Tempo di ritenzione (HRT): 16 giorni<br />
- Carico organico all’impianto : liquami zootecnci 90000 t/anno, scarti organici agro-industriali<br />
20-25000 t/anno, FORSU 4000 t/anno<br />
- Volume delle vasche di stoccaggio del liquame digerito: 33000 m 3<br />
- Produzione di biogas: circa 3,5 milioni di m 3 /anno
L’impianto di<br />
Studsgard,<br />
Herning, DK
L’impianto di Studsgard, Herning, DK<br />
Cisterna trasporto sangue di macellazione
Impianto di Langeweg, Olanda<br />
3 digestori termofili da 750 m3 ciascuno, liquami suini 25000 t/a +<br />
5000 t/a di scarti organici agro-industriali
Impianto di Langeweg, Olanda<br />
Sfalci verde pubblico, 4 t/d, alimentati al digestore
L’impianto di Sinding-Orre, Herning, Danimarca<br />
- Allevatori che forniscono liquame: 34<br />
- Volume di digestione: 2250 m 3 (3 reattori da 750 m 3 ciascuno)<br />
- Temperatura di processo: 51°C<br />
- Tempo di ritenzione (HRT): 15-16 giorni<br />
- Carico organico all’impianto (dati 1999): liquami zootecnci: 117 t/giorno<br />
scarti organici agro-industriali e civili: 18 t/giorno<br />
- Volume delle vasche di stoccaggio del liquame digerito: 31.500 m 3<br />
-Produzione di biogas: circa 2,4 milioni di Nm 3 /anno, di cui circa il 30%<br />
è usato per il riscaldamento del liquame in digestione
L’impianto di Sinding-Orre, Herning, Danimarca
L’impianto di Linkoping, Svezia<br />
Volume di digestione: 7400 m 3 ( 2<br />
reattori da 3700 m 3 ciascuno)<br />
Temperatura di processo: 37?C<br />
Tempo di ritenzione (HRT): 25-30<br />
giorni<br />
Anno 2002:<br />
Liquame zootecnico: 4700 t/anno<br />
Scarti macellazione (Cat 3) + Acque<br />
reflue macellazione: 37500 t/anno<br />
Altri scarti organici: 8400 t/anno<br />
Produzione di CH4 : circa 3 milioni di<br />
Nm 3 /anno
L’impianto<br />
di<br />
Linkoping,<br />
Svezia
L’impianto di Linkoping, Svezia
La diffusione in Europa<br />
? Per il 2003 la produzione di biogas nei 15 Paesi<br />
dell’UE si stima di 3219 ktep (37 TWh); più di 1/3 è<br />
biogas da discariche di RU (EurObserv’ER, 2004).<br />
ktep<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
Produzione U.E.di Biogas<br />
G.B.<br />
D.<br />
FR.<br />
SP.<br />
IT.<br />
NL.<br />
SV.<br />
DK.<br />
A.<br />
B.<br />
GR.<br />
IR.<br />
FN.<br />
L.<br />
P.<br />
Paesi<br />
2002 2003
La diffusione in Europa<br />
?La biomassa di scarto prodotta annualmente nei<br />
paesi dell’Unione Europea ammonta a circa 1200<br />
milioni di tonnellate (Christensen J., 1997), di cui<br />
circa il 90% è costituito da deiezioni animali e il<br />
resto da rifiuti organici urbani e industriali.<br />
?Per il 2020 EurObserv’ER stima una produzione<br />
di biogas di 17987 ktep (circa 209 TWh) per i 15<br />
paesi dell’UE.
La situazione in Italia<br />
?EurObserv’ER stima per l’Italia una<br />
produzione di biogas nel 2003 di 155 ktep<br />
(circa 1,8 TWh).<br />
?Oltre un terzo di questa produzione è dovuta<br />
al recupero di biogas dalle discariche per<br />
RU.<br />
?Per il 2020 la stima è di 1626 ktep (circa 18,9<br />
TWh).<br />
? Il fabbisogno di EE dell’Italia nel 2002 è<br />
stato di 310,4 TWh.
La situazione in Italia<br />
BIOMASSE INTERESSATE:<br />
• Deiezioni animali : 187.000.000 t/a.<br />
• Scarti agro- industriali: 12.000.000 t/a.<br />
• Scarti di macellazione: 2.000.000 t/a.<br />
• Fanghi di depurazione: 2-3.000.000 t/a.<br />
• Fraz.org. dei R.U.: 9.000.000 t/a.<br />
• Residui colturali: 10.000.000 t SS/a<br />
• Colture energetiche: 230.000 ha set aside
La situazione in Italia<br />
Impianti di biogas per liquami zootecnici<br />
?Un censimento condotto nel 1999 mostrava che 72<br />
impianti di biogas funzionavano con liquami zootecnici<br />
in Italia . Cinque di questi sono impianti centralizzati e<br />
67 sono impianti aziendali. La quasi totalità degli<br />
impianti è localizzata nelle regioni del nord (39 in<br />
Lombardia, 7 in Emilia-Romagna, 12 in Trentino-Alto<br />
Adige).<br />
?Attualmente, fine 2004, gli impianti sono oltre 100 di cui<br />
circa 70 sono impianti semplificati e a basso costo,<br />
realizzati sovrapponendo una copertura di materiale<br />
plastico ad una vasca di stoccaggio dei liquami<br />
zootecnici.
La situazione in Italia<br />
Impianti di biogas per liquami zootecnici<br />
?Nel corso degli ultimi due anni anche in Italia si è<br />
mostrato interesse alla codigestione dei liquami<br />
zootecnici con le colture energetiche (mais e sorgo<br />
zuccherino) e attualmente alcuni impianti sono già in<br />
costruzione e/o in fase di progettazione.
12<br />
39<br />
3<br />
7<br />
Digestori<br />
anaerobici<br />
operanti su<br />
liquami<br />
zootecnici<br />
in Italia (1999):<br />
72 impianti<br />
censiti.<br />
3<br />
2<br />
2<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1
Impianti biogas:<br />
situazione attuale in Alto Adige<br />
gennaio 2004<br />
Leggenda:<br />
32 Aziende<br />
01/2004 p.s.<br />
sotto 35 UBA<br />
35-80 UBA<br />
sopra 80 UBA<br />
Impianti in comunitá<br />
Impianti in costruzione (6)<br />
Impianti in funzione (25)<br />
Impianto fuori servizio (1)
Impianto Reattore Temperat.<br />
di lavoro<br />
(°C)<br />
Marsciano<br />
(Perugia)<br />
CSTR<br />
(*)<br />
Carico<br />
volumetr.<br />
(m 3 •d -1 )<br />
HRT<br />
(d)<br />
Volume<br />
reattore<br />
(m 3 )<br />
Input<br />
30 – 40 800 18 14200 Liquame<br />
suino+reflui<br />
agroindustr.<br />
Uso<br />
Biogas<br />
CHP<br />
Bettona<br />
(Perugia)<br />
Spilambert<br />
o<br />
(Modena)<br />
Visano<br />
(Brescia)<br />
Lozzo<br />
Atestino<br />
(Padova)<br />
CSTR<br />
(*)<br />
CSTR<br />
(*)<br />
30 – 40 700 13,5 10000 Liquame<br />
suino e<br />
bovino +<br />
reflui<br />
agroindustr<br />
30 – 40 600 20 12000 Liquame<br />
suino e<br />
bovino+<br />
fanghi civili<br />
CSTR 30 – 40 570 21 12000 Liquame<br />
suino e<br />
bovino<br />
CSTR 30 – 40 500 10 5000 Fanghi<br />
agroindustr.+<br />
FORSU+<br />
(*) : doppio stadio (secondo stadio non miscelato e non riscaldato)<br />
liquame<br />
bovino<br />
CHP<br />
CHP<br />
CHP<br />
CHP<br />
CSTR: reattore completamente miscelato (Completely Stirred Tank Reactors)<br />
CHP: cogeneratore (Combined Heat and Power engines)<br />
HRT: tempo di ritenzione idraulica<br />
Tabella 1 – Caratteristiche dei cinque impianti di biogas centralizzati operanti su liquami zootecnici in Italia<br />
(anno 1999).
Impianto centralizzato di Spilamberto<br />
(MO)<br />
in primo piano i due digestori anaerobici ( 8000+4000 m3)
Impianto centralizzato di Bettona (PG)
Impianto centralizzato di Bettona<br />
Liquame suino e bovino<br />
Ditta costruttrice<br />
R.P.A. Perugia,<br />
Acque reflue<br />
da produzione<br />
olio d’oliva<br />
Equalizzazione<br />
Liquame<br />
alimentato<br />
700-1300 m 3 /d<br />
Equalizzazione<br />
Digestore<br />
anaerobico<br />
1° stadio<br />
Biogas<br />
Cogeneratore<br />
Produzione<br />
Biogas<br />
Produzione<br />
EE<br />
di<br />
Volume totale dei<br />
digestori<br />
9600 - 12000 m 3 /d<br />
(Venduta all’ENEL) 4.000.000<br />
kWh/anno<br />
10000 m 3<br />
Temperatura<br />
digestione<br />
di<br />
35-36°C<br />
liquame<br />
fango<br />
biogas<br />
Digestore<br />
anaerobico<br />
2° stadio<br />
Trattamento<br />
aerobico<br />
Stoccaggio<br />
in laguna<br />
Disidratazione<br />
fanghi<br />
Sistema di fertirrigazione<br />
Fango<br />
disidratato<br />
Uso<br />
agronomico<br />
Uso<br />
agronomico<br />
Utilizzazione del<br />
Biogas<br />
Trasporto<br />
liquame input<br />
Trasporto<br />
liquame output<br />
Distanza<br />
trasporto<br />
Investimento<br />
Anno<br />
costruzione<br />
di<br />
di<br />
2 cogeneratori da 410 kW, 1<br />
cogeneratore da 285 kW<br />
25 km di tubazioni, 10 km per<br />
gravità, 15 km in pressione<br />
Fertirrigazione con tubazioni<br />
interrate e in pressione<br />
3-5 km<br />
7,2 milioni di Euro( circa 14 miliardi<br />
di Lire)<br />
1982
L’impianto consortile di Marsciano (PG)<br />
Schema di funzionamento dell’impianto<br />
BIOGAS<br />
energia elettrica ed<br />
energia termica<br />
LIQUAME<br />
IMPIANTO<br />
DEPURAZIONE<br />
<strong>ANAEROBICA</strong><br />
SEZIONE<br />
AEROBICA<br />
ACQUE AZOTATE<br />
irrigazione suoli<br />
agricoli<br />
FANGHI<br />
fertilizzazione suoli<br />
agricoli
Impianto centralizzato di Marsciano (PG)
Impianto centralizzato di Marsciano (PG)
Tabella 2 - Digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici in Italia (1999) - 72 impianti censiti: 67<br />
Tipo di reattore<br />
Alimentazione<br />
impianti aziendali<br />
27 impianti sono CSTR (Reattori completamente miscelati)<br />
24 impianti sono di tipo Plug flow – vasca in cemento coperta<br />
16 impianti sono lagune coperte<br />
51 impianti: solo liquami suini<br />
3 impianti: prevalentemente liquame suino addizionato con liquame bovino<br />
1 impianto: prevalentemente liquame suino addizionato con siero di latte<br />
2 impianti: solo liquame bovino<br />
10 impianti: prevalentemente liquame bovino addizionato con scarti organici<br />
selezionati<br />
Contenuto di Sostanza Secca < 10%<br />
Dimensioni 17 impianti: volume < 500 m 3<br />
10 impianti: volume fra 500 e 1000 m 3<br />
20 impianti: volume tra 1000 e 5000 m 3<br />
per gli altri impianti i dati sul volume non sono disponibili. Le lagune coperte sono<br />
spesso classificate sulla base della superficie coperta<br />
Segue
Segue Tabella 2<br />
Temperatura<br />
Tempo di Ritenzione<br />
Idraulica<br />
(HRT)<br />
Uso del biogas<br />
Età<br />
52 sono impianti operanti in mesofilia<br />
9 impianti operano in psicrofilia<br />
per 6 impianti il dato non è disponibile<br />
10 impianti: HRT < 15 giorni<br />
11 impianti: HRT tra 16 e 25 giorni<br />
6 impianti: HRT tra 26 e 35 giorni<br />
16 impianti: HRT ? 35 giorni<br />
per 24 impianti il dato non è disponibile<br />
40 impianti: cogenerazione<br />
21 impianti: solo generazione termica<br />
6 impianti: solo produzione di energia elettrica<br />
5 impianti hanno più di 16 anni<br />
5 impianti hanno tra i 5 e i 15 anni<br />
14 hanno meno di 5 anni<br />
per gli altri impianti il dato non è disponibile
Schema di impianto di biogas semplificato, senza<br />
riscaldamento<br />
rotovaglio<br />
serbatoio di stoccaggio<br />
biogas agli utilizzi<br />
frazione solida<br />
sistema galleggiante di<br />
raccolta gas<br />
vasca di raccolta<br />
e sollevamento<br />
lagone o vasca di accumulo<br />
La produzione di metano ottenibile è di circa 15 m 3 /anno<br />
per 100 kg di peso vivo suino (circa 25 m 3 /anno di biogas)
Esempio di inserimento di un impianto semplificato di recupero<br />
del biogas in un allevamento suinicolo annesso a caseificio. Il<br />
biogas è utilizzato direttamente nella caldaia del caseificio<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
Linea liquami<br />
Linea acque reflue<br />
1 = Impianto depurazione acque<br />
reflue del caseificio<br />
2 = Vasca di stoccaggio fanghi<br />
3 = Vaglio<br />
4 = Impianto biogas<br />
5 = Stoccaggio liquami<br />
6 = Gruppo pompaggio impianto<br />
fertirriguo
Schema di impianto di biogas semplificato<br />
con riscaldamento<br />
sistema di copertura e<br />
raccolta biogas a singola<br />
o a doppia membrana<br />
rotovaglio<br />
biogas agli utilizzi<br />
vasca di raccolta<br />
e sollevamento<br />
frazione solida<br />
acqua calda<br />
energia<br />
elettrica<br />
biogas<br />
sistema di riscaldamento<br />
cogeneratore<br />
La produzione di metano ottenibile è di circa 21 m 3 /anno<br />
per 100 kg di peso vivo suino (circa 35 m 3 /anno di biogas)
1. pozzetto arrivo fognature<br />
2. rotovaglio<br />
3. platea stoccaggio frazione<br />
solida<br />
4. vasche di digestione<br />
anaerobica<br />
5. vasca di stoccaggio<br />
6. lagune di stoccaggio<br />
7. locale cogeneratore<br />
biogas<br />
coibentazione<br />
Esempio di<br />
impianto di<br />
biogas in<br />
allevamento<br />
suinicolo:<br />
pianta e<br />
schema di<br />
flusso
Alimentazione, resa in biogas, temperature di digestione<br />
dell’impianto (valori medi mensili) nel periodo<br />
Ottobre ‘94 - Giugno ‘01<br />
Alimentazione Temperat. Produzione di Biogas (b)<br />
liquame siero (a) nel<br />
digestore<br />
per giorno per unità di<br />
superficie<br />
coperta<br />
per unità di<br />
volume del<br />
digestore<br />
per unità di<br />
peso vivo<br />
suino<br />
(m 3 ?d -1 ) (m 3 ?d -1 ) (°C) (m 3 ?d -1 ) (m 3 ?m -2 ?d -1 ) (m 3 ?m -3 ?d -1 ) (m 3 ?t pv -1 ?d -1 )<br />
Media 64 2.0 25 396 1.322 0.331 1.201<br />
Dev. St. 13 1.3 4.9 109 0.364 0.091 0.331<br />
Range 37-91 0-6.4 17.5-33.3 127-597 0.423-1.99 0.106-0.498 0.385-1.809<br />
(a): l’alimentazione di siero è incominciata nel febbraio 1995 e non è<br />
costante<br />
(b):la produzione di biogas è stata determinata sulla base delle ore di<br />
funzionamento del cogeneratore (33.306 ore a Giugno 01).
600<br />
500<br />
Input di liquame e siero e produzione<br />
di biogas<br />
Slurry Whey Biogas<br />
400<br />
(m 3 /d)<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
October 1994<br />
December<br />
February 95<br />
April<br />
June<br />
August<br />
October<br />
December<br />
February 96<br />
April<br />
June<br />
August<br />
October<br />
December<br />
February 97<br />
April<br />
June<br />
August<br />
October<br />
December<br />
February 98<br />
April<br />
June<br />
August<br />
October<br />
December<br />
February 99
600<br />
Temperatura nel digestore e<br />
produzione di biogas<br />
40<br />
500<br />
35<br />
400<br />
30<br />
(m 3 /d)<br />
300<br />
25<br />
(°C)<br />
200<br />
20<br />
100<br />
Biogas<br />
Temperature<br />
15<br />
0<br />
10<br />
October 1994<br />
December<br />
February 95<br />
April<br />
June<br />
August<br />
October<br />
December<br />
February 96<br />
April<br />
June<br />
August<br />
October<br />
December<br />
February 97<br />
April<br />
June<br />
August<br />
October<br />
December<br />
February 98<br />
April<br />
June<br />
August<br />
October<br />
December<br />
February 99
Parametri produttivi medi, bilancio energetico ed analisi<br />
economica impianto biogas nel periodo Ottobre 1994 – Giugno<br />
2001<br />
Parametri produttivi<br />
??scrofe (numero) 330<br />
??peso vivo (t) 330<br />
??produzione liquame (m 3 •anno -1 ) 23.360<br />
??produzione biogas (m 3 •anno -1 ) 141.472<br />
??resa biogas (m 3 biogas•t pv -1 •anno -1 ) 429<br />
Bilancio Energetico<br />
??cogeneratore (kW) 50<br />
??Produzione di Energia Elettrica (kWh•anno -1 ) 203.178<br />
Analisi Economica<br />
??Vendita EE (EURO•anno -1 ) 37.598<br />
??Costi manutenzione cogeneratore (EURO•anno -1 ) 6.301<br />
?? Costi manutenzione digestore (EURO•anno -1 ) 2.066<br />
??margine netto (EURO•anno -1 ) 29.231<br />
??costo investimento (1993) (EURO) 90.900<br />
??pay back time (anni) 3,1
La situazione in Italia<br />
Il trattamento di altre biomasse<br />
?Anche in Italia i digestori anaerobici sono<br />
diffusi (circa 120) nella stabilizzazione dei<br />
fanghi di supero dei depuratori delle acque<br />
reflue urbane.<br />
?Diversi impianti di biogas sono stati realizzati<br />
anche nell’agro-industria, in particolare in<br />
distillerie, zuccherifici, stabilimenti per la<br />
produzione di succhi di frutta e prodotti<br />
dolciari.
La situazione in Italia<br />
Il trattamento di altre biomasse<br />
Relativamente alla digestione anaerobica delle frazioni<br />
organiche dei rifiuti urbani, sia derivanti da raccolte<br />
differenziate (FORSU) che da selezione meccanica (FO), non<br />
vi sono molte esperienze:<br />
? FO: vi è un impianto a Verona (4 digestori da 2000 m3<br />
ciascuno, 200 t/d di FO+40 t/d di fanghi), un altro a<br />
Villacidro, CA (2 digestori da 2000 m3 ciascuno, 120 t/d di<br />
FO), un altro in avviamento a Bassano del Grappa, VI (3<br />
digestori da 2500 m3 ciascuno, 44000 t/a di RU, 8200 t/a di<br />
FORSU e 3000 t/a di fanghi), un altro in avviamento a Roma,<br />
capace di trattare 40000 t/anno di RU;
Impianto<br />
Villacidro<br />
(CA)
La situazione in Italia<br />
Il trattamento di altre biomasse<br />
?FORSU: oltre all’ impianto Agrilux (PD) che<br />
codigerisce liquami zootecnici e FORSU e quello<br />
di Treviso che codigerisce fanghi e FORSU, vi è<br />
in avviamento un impianto a cura del Consorzio<br />
ACEA di Pinerolo (TO) e vi è in costruzione un<br />
impianto di Seta spa (ex Consorzio Tergola) a<br />
Camposampiero (PD). Quest’ultimo impianto<br />
rappresenta un chiaro esempio di sistema<br />
integrato aerobico/anaerobico.
FORSU, Residui organici<br />
agro-industria, fanghi,<br />
deiezioni zootecniche<br />
Scarti Verdi<br />
FORSU<br />
Pre-trattamenti<br />
Schema del<br />
ciclo di<br />
trattamento<br />
integrato<br />
anaerobico/<br />
aerobico<br />
Aria esausta<br />
Purificazione<br />
aria esausta<br />
Digestione<br />
anaerobica<br />
Disidratazione<br />
Post<br />
compostaggio<br />
aerobico<br />
Acqua<br />
Biogas<br />
Purificazione<br />
acqua in<br />
eccesso<br />
Cogenerazione<br />
Energia elettrica e termica<br />
Surplus<br />
di energia<br />
Raffinazione<br />
Aria pura<br />
Compost<br />
maturo<br />
Acqua in<br />
eccesso
L’integrazione dei due processi può portare<br />
dei notevoli vantaggi, in particolare:<br />
? si migliora nettamente il bilancio energetico<br />
dell’impianto, in quanto nella fase anaerobica si ha<br />
in genere la produzione di un surplus di energia<br />
rispetto al fabbisogno dell’intero impianto;<br />
? si possono controllare meglio e con costi minori i<br />
problemi olfattivi; le fasi maggiormente odorigene<br />
sono gestite in reattore chiuso e le “arie esauste”<br />
sono rappresentate dal biogas (utilizzato e non<br />
immesso in atmosfera). Il digestato è già un<br />
materiale semi-stabilizzato e, quindi, il controllo<br />
degli impatti olfattivi durante il post-compostaggio<br />
aerobico risulta più agevole;
L’integrazione dei due processi può portare<br />
dei notevoli vantaggi, in particolare:<br />
? si ha un minor impegno di superficie a parità di<br />
rifiuto trattato, pur tenendo conto delle superfici<br />
necessarie per il post-compostaggio aerobico, grazie<br />
alla maggior compattezza dell’impiantistica<br />
anaerobica;<br />
? si riduce l’emissione di CO 2<br />
in atmosfera;<br />
l’attenzione verso i trattamenti dei rifiuti a bassa<br />
emissione di gas serra è un fattore che assumerà<br />
sempre più importanza in futuro.
ESEMPIO <strong>DI</strong> SISTEMA INTEGRATO<br />
ANAEROBICO/AEROBICO<br />
L’impianto di Camposampiero (PD)<br />
L’impianto è in fase di costruzione a cura di Seta spa e potrà<br />
trattare:<br />
?liquami civili e industriali per una capacità depurativa di<br />
35.000 A.E. (ampliabile fino a 70.000 A.E.);<br />
?fino a 16.000 t/a di frazione organica dei rifiuti solidi<br />
urbani e scarti vegetali ( erba, ramaglie…);<br />
?da 25.000 a 50.000 t/a di reflui zootecnici;<br />
?da 12.500 a 25.000 t/a di fanghi dalla depurazione<br />
biologica;
Il centro è composto da 3 impianti,<br />
funzionalmente autonomi, ma connessi fra loro<br />
per gli scambi dei flussi:<br />
?modulo di depurazione delle acque di<br />
fognatura e della frazione liquida;<br />
?modulo di codigestione<br />
scarti organici;<br />
anaerobica degli<br />
?modulo di compostaggio aerobico della<br />
frazione solida.
Reflui<br />
civili<br />
Depurazione<br />
biologica<br />
aerobica<br />
Fanghi<br />
di<br />
supero<br />
Liquami<br />
zootecnici<br />
Frazione<br />
organica<br />
da raccolta<br />
differenziata<br />
Scarti<br />
lignocellulosici<br />
Cogenerazione<br />
Biogas<br />
Digestione<br />
anaerobica<br />
Pretrattamenti<br />
Triturazione<br />
Fanghi<br />
disidratati<br />
Miscelazione<br />
Schema di flusso<br />
dell’impianto di<br />
Camposampiero<br />
Compostaggio<br />
aerobico<br />
Ammendante<br />
compostato<br />
di qualità
I costi<br />
Relativamente ai costi di investimento è previsto un<br />
totale lavori a base d’asta di circa 20 milioni di Euro<br />
(di cui circa 5,5 per l’impianto di depurazione reflui<br />
civili, 6,4 per la co-digestione e 3 per il<br />
compostaggio) che sommato alle somme a<br />
disposizione porta ad un investimento globale di<br />
circa 22,7 milioni di Euro.<br />
Per quanto riguarda i costi di gestione si prevedono<br />
circa 1,44 milioni Euro/anno (circa 0,41 per la<br />
depurazione civile, circa 0,72 per la co-digestione e<br />
circa 0,31 per il compostaggio).
L’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D) è stato costruito dalla<br />
Buhler nel 1997 e tratta circa 20000 t/a di rifiuti organici da raccolta<br />
differenziata<br />
Digestion plant Brauschweig-Watenbüttel<br />
Ventilation<br />
Biowaste<br />
Shredder<br />
Manual saparating<br />
Shredder<br />
Storage tank<br />
Biological<br />
exhaust air<br />
purification<br />
(biofilter)<br />
Metal seperation<br />
Impurities<br />
Mixer<br />
Bunker<br />
Compost<br />
storage<br />
Dewatering<br />
Digester 1<br />
Digester 2<br />
Composting area<br />
Biogas preparation<br />
and storage<br />
Biological<br />
wastewater<br />
treatment<br />
Presswater tank<br />
Heating system<br />
Block-type thermal<br />
power station<br />
fig. 6: Digestion plant „Braunschweig-Watenbüttel“ – Flow chart [KOGAS GmbH]
ESEMPI <strong>DI</strong> SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI<br />
L’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D)
ESEMPI <strong>DI</strong> SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI<br />
L’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D)<br />
Parametri di processo e bilanci:
ESEMPI <strong>DI</strong> SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI<br />
L’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D)
ESEMPI <strong>DI</strong> SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI<br />
L’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D)<br />
I costi<br />
L'impianto è costato, come investimento,<br />
circa circa 10,3 milioni di Euro.<br />
I costi di esercizio ammontano a circa 26-31<br />
Euro per tonnellata di rifiuto trattato.
La situazione in Italia<br />
Il recupero di biogas dalle discariche<br />
?Il provvedimento Cip 6/92 ha incentivato la realizzazione di<br />
impianti per la generazione di energia elettrica con il biogas<br />
captato dalle discariche per rifiuti urbani.<br />
? Nel 1999, 89 impianti di questo genere erano operativi in<br />
discariche italiane per un totale di circa 128 MW di potenza<br />
installata e una produzione di energia elettrica di circa 566<br />
GWh per anno.<br />
?La potenzialità teorica complessiva di tutte le discariche<br />
italiane sfiorerebbe i 1000 MW. In realtà solo una frazione di<br />
questa, circa il 30%, può essere utilizzata per fini energetici.<br />
Appare realizzabile un obiettivo di ulteriori 200-300 MW al<br />
2008-2012 (fonte “Libro Bianco” sulle rinnovabili, elaborato<br />
da ENEA).
Il contributo alla riduzione delle<br />
emissioni di gas serra<br />
IN EUROPA<br />
? Si stima per i paesi dell’Unione Europea una potenziale<br />
riduzione, grazie all’applicazione della digestione<br />
anaerobica, delle emissioni di metano di circa 20 milioni<br />
di m 3 /giorno.<br />
? Ciò significa una riduzione di circa 300.000 t/giorno di<br />
CO 2 equivalente, un valore che corrisponde a circa il<br />
3,6% dell’emissione globale (a livello europeo) di CO 2 o a<br />
circa il 50% della prevista riduzione di emissione di CO 2<br />
per i paesi dell’Unione Europea secondo gli accordi della<br />
Conferenza di Kyoto.
Conclusioni<br />
?Nel corso degli ultimi dieci anni la digestione<br />
anaerobica si è diffusa in molti paesi europei,<br />
tra cui anche l’Italia.<br />
?I digestori anaerobici vengono realizzati non<br />
solo allo scopo di recuperare energia<br />
rinnovabile, il biogas, ma anche di controllare<br />
le emissioni maleodoranti e di stabilizzare le<br />
biomasse prima del loro utilizzo agronomico.
Conclusioni<br />
? In Italia la normativa sugli incentivi alla produzione<br />
di energia elettrica da fonti rinnovabili (Certificati<br />
Verdi) potrebbe dare un nuovo impulso agli impianti<br />
di biogas.<br />
? Anche il processo di evoluzione nella politica<br />
ambientale attivatosi a seguito della Conferenza di<br />
Kyoto sulla riduzione dell'inquinamento atmosferico<br />
da gas serra può accentuare l'attenzione sul recupero<br />
del biogas.<br />
? Anche il Reg. CE 1774/2002 può rappresentare un<br />
incentivo allo sviluppo della digestione anaerobica.
Conclusioni<br />
?Ne deriva l'utilità di potenziare e di razionalizzare i<br />
sistemi che sfruttano processi di co-digestione<br />
anaerobica di biomasse di varia natura (biomasse di<br />
origine zootecnica e agroindustriale, colture<br />
energetiche e residui colturali, fanghi di<br />
depurazione e frazioni organiche derivanti da<br />
raccolte differenziate dei rifiuti urbani).<br />
?Occorre anche incentivare la realizzazione di<br />
sistemi integrati anaerobici/aerobici per il<br />
trattamento congiunto dei rifiuti organici urbani e<br />
di altre biomasse.
Conclusioni<br />
?Il settore zootecnico può rappresentare la<br />
forza motrice per lo sviluppo su larga scala<br />
della digestione anaerobica;<br />
?Gli incentivi sono molti: un miglioramento<br />
della “sostenibilità ambientale” degli<br />
allevamenti, una integrazione di reddito<br />
“dall’energia verde”, una riduzione delle<br />
emissioni in atmosfera e degli odori;
Conclusioni<br />
?Occorre razionalizzare e semplificare le<br />
procedure autorizzative, sia per la<br />
costruzione e gestione degli impianti che<br />
per l’allacciamento alla rete elettrica<br />
nazionale;<br />
?Occorre garantire l’utilizzo agronomico del<br />
digestato anche quando si co-digeriscono i<br />
liquami zootecnici con scarti organici<br />
selezionati (agroindustria…).
Grazie per l’attenzione
Change language