Co-digestione anaerobica di forsu e altre biomasse di scarto: test in continuo in impianto sperimentale

Transcript

1 Co-digestione anaerobica di forsu e altre biomasse di scarto: impianto sperimentale ECOMONDO 2010 Energia e Ambiente La Ricerca Industriale della Piattaforma regionale alla luce dei futuri Tecnopoli S. Piccinini, M. Soldano, L. Rossi Centro Ricerche Produzioni Animali Settore Ambiente Rimini, 4 novembre 2010 Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.

2 Obiettivi Nell ambito del progetto ENVIREN: Herambiente ha organizzato due prove di spremitura/pressatura della FORSU (frazione organica da raccolta differenziata dei rifiuti urbani) con due diverse attrezzature per la produzione di una frazione liquida da inviare a digestione anaerobica; il CRPA ha testato le spremute di FORSU in un impianto sperimentale di digestione anaerobica di laboratorio allo scopo di valutarne la biodegradabilità anaerobica e la resa energetica.

3 Test in continuo in impianto sperimentale di digestione anaerobica SISTEMA DI SCARICO DEL DIGESTATO Sistema costituito da due moduli, ognuno dei quali prevede: SENSORI PRESSIONE 3 digestori anaerobici in acciaio (23 l) con due uscite (scarico digestato e carico biomasse), miscelati da eliche azionate da motori elettrici; 1 bagno termostato ad acqua in acciaio inox; 3 trasduttori per rilevamento della pressione nello spazio di testa di ciascun digestore; 3 guardie idrauliche (GI) che durante lo scarico del biogas evitano l'ingresso di aria; 3 elettrovalvole (EV) per scarico biogas; 3 datalogger per pressione e temperatura; 1 quadro elettrico di controllo. ELETTROVALVOLE (EV) SISTEMA DI CARICO GUARDIA DELLE BIOMASSE IDRAULICA (GI)

4 Biomasse utilizzate Frazione liquida SPREMUTA da FORSU da RACCOLTA DIFFERENZIATA mediante trattamento con macchina trituratrice-spremitrice Spremuta di Forsu Due spremute provenienti da due diversi impianti: - Alessandria (AL) - Ravenna(RA) Residuo dopo spremitura

5 Biomasse utilizzate Caratteristiche chimiche delle spremute di FORSU ph Matrice [-] Sprem. FORSU - 4,2 AL Sprem. FORSU - 4,8 RA ST SV NTK N-NH4 TOC C/N [g/kg tq] [g/kg tq] [% ST] [mg/kg tq] [% ST] [mg/kg tq] [% NTK] [% ST] 221,1 166,8 75, , ,5 46,41 14,0 180,8 134,2 74, , ,3 41,44 13,7 Contenuto di materiali inerti (indesiderati): Spremuta Alessandria: 7,3 % della sostanza secca Spremuta Ravenna : 2,9 % della sostanza secca

6 Biomasse utilizzate Miscela di alimentazione dell impianto di Spilamberto (MO) costituita da: Liquame suino addensato + liquame bovino +scarti vari dell agroindustria (tra cui sangue bovino) Caratteristiche chimiche Matrice Miscela Spilamberto ph ST SV NTK N-NH4 [-] [g/kg tq] [g/kg tq] [% ST] [mg/kg tq] [% ST] [mg/kg tq] [% NTK] 7,3 35,8 25,4 70, , ,0

7 Parametri operativi Prima fase Tesi MIX Spilamberto (1) Spremuta FORSU (1) ST totali [%] SV totali [%] HRT [d] COV (2) [kg SV/m3*gg] SV da MIX Spilamberto SV da spremuta di FORSU 100% 0% 3,58 2, ,33 100% 0% 2. Mix Spilam.+ spremuta di FORSU - AL 95% 5% 4,29 3, ,8 79% 21% 3. Mix Spilam.+ spremuta di FORSU - RA 90% 10% 5,45 4, ,38 56% 44% MIX Spilamberto (1) Spremuta FORSU (1) ST totali [%] SV totali [%] HRT [d] COV (2) [kg SV/m3*gg] 100% 0% 3,57 2, ,34 100% 0% 2. Mix Spilam.+spremuta di FORSU - AL 88% 12% 5,31 3, ,54 41% 59% 3. Mix Spilam.+spremuta di FORSU - RA 90% 10% 5,44 4, ,55 44% 56% 1. Mix Spilamberto Seconda fase Tesi 1. Mix Spilamberto (1) Rapporto in volume, (2) Carco organico volumetrico SV da MIX Spilamberto SV da spremuta di FORSU

8 Risultati 3,5 Dig. 1 - Spilamberto Dig. 2 - Spilamberto + Forsu (AL) Dig. 3 - Spilamberto + Forsu (RA) 2,5 3 COV (kg SV/m * g) 3,0 2,0 1,5 1,0 1 Fase 2 Fase 0,5 0, Giorni Andamento del carico organico volumetrico (COV) 40

9 Risultati BIOGAS (m3/t SV caricati) Fase 2 Fase 200 Dig. 1 - Spilamberto 100 Dig. 2 - Spilamberto + Forsu (AL) Dig. 3 - Spilamberto + Forsu (RA) Giorni Produzione di biogas per unità di solidi volatili alimentati, calcolata come rapporto tra l integrale della produzione di biogas e l integrale del carico di solidi volatili (SV)

10 Risultati 4,0 Dig. 1 - Spilamberto BIOGAS (m 3 /m 3 digester*g) 3,5 Dig. 2 - Spilamberto + Forsu (AL) 3,0 Dig. 3 - Spilamberto + Forsu (RA) 2,5 2,0, 1,5 1,0 1 Fase 0,5 2 Fase 0, Giorni Produzione di biogas per unità di volume utile di digestore per giorno 40

11 Risultati Miscele COV [kg SV/m3 *gg] Resa in Resa in CH4 nel biogas BIOGAS METANO [%] [m3/t SV*gg] [m3/t SV*gg] 1a Fase 1, ,1 2a Fase 1, ,4 1a Fase 2. Spilamberto + spremuta FORSU (AL) 2a Fase 1, ,2 2, ,2 1a Fase 3. Spilamberto+ spremuta FORSU (RA) 2a Fase 1, ,6 2, ,8 1. Spilamberto Resa di sola spremuta di FORSU: Alessandria: 414 m3/t SV * gg Ravenna : 558 m3/t SV * gg

12 Conclusioni - La spremuta di FORSU è risultata essere fermentescibile e idonea per l avvio in DA; - L aggiunta alla miscela di Spilamberto ha portato a rese in biogas più elevate; - L aumento del COV non ha comportato problemi di equilibrio biologico; - La differenza tra le due spremute può essere imputata al diverso livello di freschezza della FORSU (oltre alla diversa composizione iniziale).

13 Grazie per l attenzione ECOMONDO 2010 Energia e Ambiente s.piccinini@crpa.it La Ricerca Industriale della Piattaforma regionale alla luce dei futuri Tecnopoli Rimini, 4 novembre 2010 Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.