Nonantola, 13/10/2016 Ing. Chiara Ugolini – Ing. Stefano Teneggi COMUNE DI NONANTOLA RIFIUTO ORGANICO COME RISORSA: COMPOSTAGGIO E BIOGAS DUE TRATTAMENTI POSSIBILI Tecnologie per la produzione di biogas e la sua valorizzazione energetica

2 PRODUZIONE DI BIOGAS: IL PROCESSO DI DIGESTIONE ANAEROBICA Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Il biogas è prodotto attraverso la decomposizione biologica di sostanza organica in assenza di ossigeno in un processo conosciuto come “ Digestione Anaerobica”. La percentuale di metano varia, a seconda del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo di 45 fino a oltre il 70% I microrganismi anaerobi che operano questa trasformazione presentano basse velocità di crescita e basse velocità di reazione; da ciò la necessità di mantenere, per quanto possibile, condizioni ottimali dell’ambiente di reazione per favorirne il metabolismo La digestione anaerobica è un processo molto complesso operato da differenti gruppi di batteri che agiscono in serie. La trasformazione avviene con una sequenza di fasi successive che, in piccola parte, tendono a sovrapporsi. Le prime due fasi possono essere considerate di preparazione e solo nella terza fase si ha produzione di biogas.

3 PRODUZIONE DI BIOGAS: POSSIBILI UTILIZZI Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Nel corso degli ultimi anni i processi di DA hanno avuto un notevole sviluppo, legato in gran parte anche ai vari regimi incentivanti che si sono succeduti, e numerose sono state le esperienze di utilizzo di differenti biomasse (reflui zootecnici, colture dedicate, sottoprodotti o rifiuti).

4 MATRICI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS: REFLUI ZOOTECNICI Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Tra i reflui zootecnici, i liquami presentano una composizione chimico/fisica mediamente più adatta per i processi di DA più diffusi. Per i letami, in virtù del loro elevato contenuto in sostanza secca, si rende necessaria l’adozione di un processo tecnologico in grado di lavorare sul secco (ss >20%) oppure, in alternativa, devono essere necessariamente utilizzati in processi di codigestione, miscelati con altre matrici più liquide. Fonte: Bordoni ed altri, La filiera del biogas Aspetti salienti dello stato dell’arte e prospettive Costo basso o nullo della matrice, facilmente reperibile se si tratta di distretti zootecnici Basse rese metanigene Valorizzazione degli scarti e integrazione di reddito dell’azienda Riduzione dell’apporto ai suoli della componente carboniosa Stabilizzazione con riduzione di emissioni maleodoranti Possibile formazione di croste flottanti Possibilità di utilizzo in miscela

5 MATRICI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS: BIOMASSE DA COLTURE DEDICATE Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax L’utilizzo delle colture dedicate in codigestione si è diffuso nel corso degli ultimi anni. Inizialmente disponibili in casi di sovrapproduzione, provenienti da terreni marginali, parzialmente coltivati o da terreni in set-aside, con l’evoluzione della filiera - soprattutto con l’attrattiva degli incentivi (certificati verdi e altro) – si sono diffuse sia nei grandi che nei piccoli impianti. Nel primo caso, in una logica più orientata all’aumento dei ricavi, vengono impiegate, in particolare, in processi di DA dei rifiuti; nel secondo caso, invece, servono a migliorare l’efficienza globale del processo (standardizzazione della miscela in ingresso) e a raggiungere più opportune economie di scala. I più recenti meccanismi di incentivazione cercano di porre comunque un freno allo sfruttamento eccessivo di suoli per queste colture energetiche (food not feed) Possibilità di calibrare la ricetta Fluttuazione del mercato delle materie prime Utilizzo di colture diffuse e/o facilmente inseribili in azienda Necessità di pretrattameti e attrezzature adatte allo scopo Facilità di stoccaggioPossibile formazione di croste flottanti Aumento rese in biogasAumento del digestato da gestire Fonte: Bordoni ed altri, La filiera del biogas Aspetti salienti dello stato dell’arte e prospettive

6 MATRICI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS: SOTTOPRODOTTI E RIFIUTI Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Molteplici i sottoprodotti utilizzabili. Esistono esperienze consolidate di impianti per la produzione di biogas dalla frazione organica dei rifiuti inseriti nei siti di trattamento degli stessi. Per quanto riguarda il settore agricolo, però, l’interesse è più propriamente orientato a quegli impianti che utilizzano, per ragioni differenti, sottoprodotti e/o rifiuti del comparto agroindustriale che possono essere inseriti, più opportunamente, all’interno di filiere agroenergetiche. Abbattimento dei costi di produzione Difficoltà di gestione e stoccaggio, aumento della complessità di gestione Aumento delle rese in biogas Necessità di pretrattameti, post-trattamenti e attrezzature adatte allo scopo Facilità di stoccaggioPossibile formazione di croste flottanti Aumento rese in biogasAumento del digestato da gestire Fonte: Bordoni ed altri, La filiera del biogas Aspetti salienti dello stato dell’arte e prospettive

7 MATRICI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS: FRAZIONE ORGANICA DEI RIFIUTI URBANI INTEGRAZIONE DEL COMPOSTAGGIO AEROBICO CON LA DIGESTIONE ANAEROBICA Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Nella sistema di gestione integrata dei rifiuti urbani il compostaggio delle frazioni organiche dei rifiuti, intercettate attraverso il circuito della raccolta differenziata, e la loro trasformazione in ammendanti, rappresenta una forma di recupero di fondamentale importanza. In questo scenario anche la digestione anaerobica riveste un ruolo significativo; si vanno, infatti, sempre più diffondendo impianti che integrano il processo anaerobico a quello aerobico dei rifiuti organici. produzione di energia: il trattamento anaerobico in condizioni controllate porta alla degradazione della sostanza organica e alla produzione di biogas. abbattimento odori ed emissioni inquinanti (NH3 e CH4): le sostanze maleodoranti che eventualmente si formano durante il processo (acido solfidrico, mercaptani, ammoniaca) vengono concentrare nel biogas; stabilizzazione del digestato: il digestato è un materiale semistabilizzato, con gestione degli odori più agevole e possibilità di ottimizzare, anche in termini di durata, il processo di biossidazione ed igienizzazione; riduzione della carica patogena: la digestione anaerobica in mesofilia può ridurre parzialmente la eventuale carica patogena presente nei liquami.

8 MATRICI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS: FRAZIONE ORGANICA DEI RIFIUTI URBANI INTEGRAZIONE DEL COMPOSTAGGIO AEROBICO CON LA DIGESTIONE ANAEROBICA Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Miglioramento delle performance ambientali Diversificazione degli output del riciclaggio e aumento delle rese di recupero Circolarità della filiera dal punto di vista della materia e dell’energia

9 RESA DELLE DIVERSE MATRICI NELLA PRODUZIONE DI BIOGAS Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Fonte: Marangoni ed altri, Il Biometano. Potenzialità, economics e prospettive di sviluppo

10 LA PRODUZIONE DI BIOGAS DA RIFIUTI Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Fonte: Marangoni ed altri, Il Biometano. Potenzialità, economics e prospettive di sviluppo

11 DIFFUSIONE IMPIANTI BIOGAS AGRO-ZOOTECNICI Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Fonte: ing. Palumbo Impianti a biomasse in Emilia Romagna, aspetti autorizzativi e di controllo, dati da censimento CRPA 2012

12 COMPOSTAGGIO E DIGESTIONE ANAEROBICA: AGGIORNAMENTO ISPRA 2015 Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax

13 COMPOSTAGGIO E DIGESTIONE ANAEROBICA: AGGIORNAMENTO ISPRA 2015 Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Gli impianti di digestione anaerobica operativi nel 2014, sono pari a 29 (26 al Nord e 3 al Sud). Il quantitativo dei rifiuti complessivamente trattato è pari a circa 876 mila tonnellate.

14 COMPOSTAGGIO E DIGESTIONE ANAEROBICA: PREVISIONI CIC 2015 Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Fonte: Centemero – Confalonieri, Workshop CIG

15 COMPOSTAGGIO E DIGESTIONE ANAEROBICA: PREVISIONI CIC 2015 Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Fonte: Centemero – Confalonieri, convegno sul biometano

16 PRODUZIONE DI BIOGAS: IMPIANTI DI DISCARICA Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax

17 PRODUZIONE DI BIOGAS: PANORAMICA SULLE APPLICAZIONI INGEGNERISTICHE UTILIZZATE NEL TRATTAMENTO DEI RIFIUTI Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Tab.1 - Criteri di classificazione dei processi anaerobici. Immagine tratta da presentazione Gianandrea Ragno, Malmberg, Workshop biometano CIG, Bologna

18 DIGESTIONE ANAEROBICA AD UMIDO Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax

19 Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Componenti principali dei digestori: Caricamento delle biomasse  Tramogge, nastri, coclee… Sistema di riscaldamento  Tubazioni interne al digestore, scambiatori esterni… Sistemi di miscelazione  Pale, miscelatore idrualico, miscelatore ad elica… Copertura  Cls, legno, telo gasometrico…. DIGESTIONE ANAEROBICA AD UMIDO

20 DIGESTIONE ANAEROBICA DRY – PROCESSI BATCH Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Fonte: Bekon, WTT ed altri

21 DIGESTIONE ANAEROBICA DRY – PROCESSI IN CONTINUO Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Fonte: Kompogas, Strabag, Thoeni ed altri

22 OPPORTUNITÁ LEGATE ALLA PRODUZIONE DI BIOMETANO Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Il Biometano è un biogas che ha subito un processo di raffinazione (upgrading) tale da portare la percentuale di metano oltre il 95-98% eliminando la CO2 ed altre impurità e contaminanti. Possibilità di utilizzo: Immissione in rete di trasporto (SNAM ecc.)  Approvate le proposte di codice di rete  sicurezza della tariffa feed-in Utilizzo in autotrazione mediante carri bombolai  necessità di stipulare contratti bilaterali con soggetti obbligati  limitato raggio di azione  costi della compressione Immissione in rete di distribuzione  possibile mediante accordo bilaterale con il distributore  necessità di opere per allargare il bacino di distribuzione e assicurare lo smaltimento della produzione (es. estate)

23 BIOMETANO: AGGIORNAMENTI NORMATIVI Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Fonte: Workshop biometano CIG; Bologna

24 VANTAGGI DELLA PRODUZIONE DI BIOMETANO Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Biocarburante con livello di emissioni più basso Completamente “Made in Italy” Rete capillare di distribuzione Il 76% dei veicoli a metano europei Possibilità per raggiungere obiettivi fonti rinnovabili e biocarburanti (2020) Fonte programmabile Diversificazione degli output del riciclaggio e aumento delle rese di recupero Circolarità della filiera dal punto di vista della materia e dell’energia Da prodotti di scarso valore (economico) si arriva a produrre un carburante di elevato valore (energetico).

25 IL PROCESSO DI UPGRADING DEL BIOMETANO Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Immagine tratta da presentazione Gianandrea Ragno, Malmberg, Workshop biometano CIG, Bologna

26 CONCLUSIONI: PROSPETTIVE Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax Ulteriore sviluppo delle RD dei rifiuti organici e loro qualità Miglioramento della competitività delle aziende nel loro complesso Completamento della copertura impiantistica nel Paese Biometano come prezioso supporto per la sostenibilità della filiera Il 76% dei veicoli a metano europei Possibilità per raggiungere obiettivi fonti rinnovabili e biocarburanti (2020) Fonte programmabile Diversificazione degli output del riciclaggio e aumento delle rese di recupero Circolarità della filiera dal punto di vista della materia e dell’energia Perseguire ulteriori ottimizzazioni della filiera – criteri end of waste per il digestato (esempio Germania, Svezia, Slovenia)

27 BIBLIOGRAFIA Studio T.En. Via A. Einstein n.11, Reggio Emilia (RE) Tel Fax L. Palumbo, “Impianti a biogas: regolamentazione, atti regionali – Impianti a biomasse in Emilia-Romagna: aspetti autorizzativi e di controllo”, Ottobre Consorzio Italiano Compostatori, “Biogas e Compost da rifiuti organici selezionati”, Luglio APAT, “Digestione anaerobica della frazione organica dei rifiuti solidi – Aspetti fondamentali, progettuali, gestionali, di impatto ambientale ed integrazione con la depurazione delle acque reflue”, ISPRA, “Rapporto rifiuti urbani – Edizione 2009”, ISPRA,” Rapporto rifiuti urbani – Edizione 2015”, ISPRA, “Rapporto rifiuti urbani – Edizione 2015 – Schede di sintesi”, ISPRA, R. Laraia, “ECOMONDO – I criteri end-of-waste per i rifiuti biodegradabili sottoposti a trattamento biologico”. G. Santamaria, “Produzione di biometano da reflui, attraverso reattori di digestione anaerobica per scopi energetici quali trasporto sostenibile e generazione distribuita di energia”, ENAMA, “Valorizzazione energetica del biogas”, Settembre ALTHESYS,” Il biometano. Potenzialità, economics e prospettive di sviluppo”, GRUPPO RICICLA,”La gestione della frazione organica dei rifiuti con digestione anaerobica: energia e fertilizzanti rinnovabili”. W. Giacetti, “Compost e Biogas da frazioni organiche dei rifiuti urbani – L’esperienza di ETRA Spa”, Maggio F. Malpei, R. Canziani, “Criteri di dimensionamento e tipologie di impianti per la produzione di biogas”, Giugno C.R.P.A. – Centro Ricerche Produzioni Animali, “Energia dal biogas”. AA.VV., “La filiera del biogas – Aspetti salienti dello stato dell’arte e prospettive”. G. Carrosio, “La produzione di energia da biogas nelle campagne italiane: un’analisi neo-istituzionale”, Dicembre Regione Toscana,” Produzione di biometano ottenuto dal biogas di una codigestione anaerobica che tratta fanghi di depurazione, espurgo pozzi neri e FORSU – Valorizzazione della frazione organica nel territorio del Comune di Lucca e Attivazione dell’impianto del biometano presso il depuratore di Pontetetto (Lucca)”, Novembre R. Vismara, M. Grosso, M. Centemero, “Compost ed energia da biorifiuti – Le nuove filiere ecosostenibili dei trattamenti biologici dei rifiuti”, Febbraio 2009 R. Vismara, F. Malpei, M. Centemero, “Biogas da rifiuti solidi urbani – Tecnologia, applicazioni, utilizzo”, Novembre HERA Ambiente, “Biogas, Biometano e Compost: la digestione anaerobica nel settore dei rifiuti urbani – Impianto di digestione anaerobica e compostaggio rifiuti a matrice organica S. Agata Bolognese (BO)”, Marzo A. Bianco Prevot, “Valorizzazione Rifiuti Solidi Urbani”, AA.VV. Atti workshop biometano CIG, Bologna ottobre 2016