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GESTIONE DEI REFLUI ZOOTECNICI, DIGESTIONE ANAEROBICA E RECUPERO DEL BIOGAS Claudio Fabbri, Sergio Piccinini Centro Ricerche Produzioni Animali Reggio.

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2 GESTIONE DEI REFLUI ZOOTECNICI, DIGESTIONE ANAEROBICA E RECUPERO DEL BIOGAS Claudio Fabbri, Sergio Piccinini Centro Ricerche Produzioni Animali Reggio Emilia, UNACOMA Bologna, 27 Aprile 2006

3 La digestione anaerobica è un processo biologico per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (energia rinnovabile) costituito principalmente da metano e anidride carbonica; 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 all80% circa.

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

5 Materiali m 3 biogas/t SV Deiezioni animali (suini, bovini, avi- cunicoli) Residui colturali (paglia, colletti barbabietole..) Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..) Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione…) Fanghi di depurazione Frazione organica rifiuti urbani Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino…) Biomasse e scarti organici avviabili a DA e loro resa in Biogas (m 3 per ton di solidi volatili)

6 La trasformazione del biogas in energia Può avvenire per: combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica ; combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica; combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e di energia termica ; uso per autotrazione come metano al 95%.

7 La diffusione in Europa La sua diffusione è incominciata nel settore della stabilizzazione dei fanghi di depurazione ( si stimano circa 1600 digestori operativi attualmente nei paesi dellUnione Europea ). E considerata una delle tecnologie migliori per il trattamento delle acque reflue industriali ad alto carico organico ( in Europa sono operativi circa 400 impianti di biogas su questi reflui ). Il recupero di biogas dalle discariche per rifiuti urbani rappresenta in Europa, in particolare in Gran Bretagna, la più importante fonte di energia alternativa da biomasse, con circa 450 impianti operativi.

8 La diffusione in Europa Numerosi sono anche i digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici: attualmente oltre 2300 impianti sono operativi nei paesi della Comunità Europea, in particolare in Germania (oltre 2000), Austria, Italia, Danimarca e Svezia. Sta crescendo anche lutilizzo della digestione anaerobica nel trattamento della frazione organica dei rifiuti urbani, in miscela con altri scarti organici industriali e con liquami zootecnici (co-digestione). In Europa circa 130 impianti di digestione anaerobica trattano ciascuno più di 2500 t/anno di frazione organica di rifiuti urbani e/o residui organici industriali.

9 > <15 n.f >100 < Impianti di biogas su liquami zootecnici in Europa

10 La Germania è il Paese europeo nel quale la digestione anaerobica ha avuto il maggior impulso. I dati al 2003, parlano di circa impianti esistenti con una potenza elettrica installata di circa 400 MW. Circa il 94% degli impianti di biogas operano in codigestione, trattando assieme ai liquami zootecnici altri substrati organici, scarti dellagroindustria, scarti domestici e della ristorazione, soprattutto colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, barbabietola da foraggio, patate ecc.) e residui colturali. Importante per lo sviluppo del settore è stata la politica di incentivazione del Governo tedesco, che ha fissato un prezzo per lenergia elettrica da biogas fino a 21,5 centesimi di euro/kWh per un periodo di 20 anni ed eroga in genere anche un contributo sullinvestimento. La Germania

11 Sviluppo degli impianti di biogas in Germania: Numero e Potenza elettrica installata

12 La situazione in Italia BIOMASSE INTERESSATE: Deiezioni animali : t/a. Scarti agro- industriali: t/a. Scarti di macellazione: t/a. Fanghi di depurazione: t/a. Fraz.org. dei R.U.: t/a. Residui colturali: t SS/a Colture energetiche: ha set aside

13 La situazione in Italia Impianti di biogas per liquami zootecnici Un censimento condotto nel 1999 mostrava che 72 impianti di biogas funzionavano con liquami zootecnici in Italia. Cinque di questi sono impianti centralizzati e 67 sono impianti aziendali. La quasi totalità degli impianti è localizzata nelle regioni del nord (39 in Lombardia, 7 in Emilia-Romagna, 12 in Trentino-Alto Adige). Attualmente, fine 2004, gli impianti sono oltre 100 di cui circa 70 sono impianti semplificati e a basso costo, realizzati sovrapponendo una copertura di materiale plastico ad una vasca di stoccaggio dei liquami zootecnici.

14 Digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici in Italia (1999): 72 impianti censiti.

15 Schema di impianto di biogas semplificato, senza riscaldamento La produzione di metano ottenibile è di circa 15 m 3 /anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 25 m 3 /anno di biogas)

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18 Schema di impianto di biogas semplificato con riscaldamento La produzione di metano ottenibile è di circa 21 m 3 /anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 35 m 3 /anno di biogas)

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21 Input di liquame e siero e produzione di biogas

22 Temperatura nel digestore e produzione di biogas

23 PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) CON FOSSA DI STOCCAGGIO SOTTOSTANTE

24 PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) E RIMOZIONE DEI LIQUAMI CON SISTEMA A VACUUM

25 PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) CON RICIRCOLO DEI LIQUAMI IN TUBI O CUNETTE SENZA STRATO LIQUIDO

26 Az. Mengoli Castenaso (BO) Bovini da latte (100 capi in produzione) 2 digestori (1200 m3 ciascuno) 1 cogen. 110 kWe

27 Progetto per allevamento bovino da latte 520 capi in produzione SEPARATORE STOCCAGGIO USO AGRONOMICO PRODUZIONE BIOGAS Resa 0,42 m 3 biogas/kg ST 1896 m 3 biogas/d 1120 m 3 CH 4 /d 170 kWe Input totale DA 44,1 m 3 /d 4506 kg ST/d Digestione anaerobica Volume 1680 m 3 HRT 38 d Carico 2,50 kg ST/m 3 STOCCAGGIO 1437 kg ST/d 29 ha Insilato di mais 4,4 t/d5,8 m 3 /d Liquame bovino 520 capi in produzione 3069 kg ST/d 2613,5 kg ST/d 1698,7 kg ST/d 40,3 m 3 /d 38,3 m 3 /d 44,1 m 3 /d 914,7 kg ST/d 3,05 t/d 3,8 m 3 /d CHIARIFICATO VASCA POLMONE VASCA POLMONE

28 Bilancio Economico EE netta prodotta = kWh/anno Ricavi: Valore EE ceduta (0,085 /kWh) = /anno Valore CV (0,109 /kWh) = /anno Totale ricavi = /anno Costi esercizio: Service cogeneratore (0,02 /kWh) = /anno Esercizio impianto = /anno Produzione mais al netto premi PAC (11,24 /t) = /anno Totale esercizio = /anno Costo investimento circa PBT=4,3 anni (3 anni con un contributo del 30%) NB: +21 ha per uso agronomico digestato per presenza insilato di mais

29 FLOTTATORE SEPARATORE STOCCAGGIO Fango Chiarificato USO AGRONOMICO PRODUZIONE BIOGAS Resa 0,44 m 3 biogas/kg ST 2740 m 3 biogas/d 1725 m 3 CH 4 /d 220 kWe USO AGRONOMICO Input totale DA 71,5 m 3 /d 6250 kg ST/d Digestione anaerobica Volume 2500 m 3 HRT 35 d Carico 2,5 kg ST/m 3 STOCCAGGIO V totale m kg ST/d 17 ha Insilato di mais 2,6 t/d4,0 m 3 /d Peso vivo suino 1500 t p.v. Liquame suino 200 m 3 /d 8250 kg ST/d 5400 kg ST/d 2850 kg ST/d 3500 kg ST/d 2345 kg ST/d 66,7 m 3 /d 67,5 m 3 /d 71,5 m 3 /d 132,5 m 3 /d 1155 kg ST/d 3,85 t/d 4,8 m 3 /d CHIARIFICATO Progetto per allevamento suinicolo ciclo chiuso 1500 t p.v.

30 Bilancio Economico EE netta prodotta = kWh/anno Ricavi: Valore EE autocons ( kWh a 0,107 /kWh) = /anno Valore EE ceduta (0,085 /kWh) = /anno Valore CV (0,109 /kWh) = /anno Totale ricavi = /anno Costi esercizio: Service cogeneratore (0,02 /kWh) = /anno Esercizio impianto = /anno Produzione mais al netto premi PAC (11,24 /t) = /anno Totale esercizio = /anno Costo investimento circa PBT=4,1 anni (2,8 anni con un contributo del 30%) NB: + 12 ha per uso agronomico liquame per presenza insilato di mais

31 Grazie per lattenzione


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