MONOFERMENTAZIONE: Soluzioni procedurali per la fermentazione efficace di pollina

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Stefano Franchi
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1 MONOFERMENTAZIONE: Soluzioni procedurali per la fermentazione efficace di pollina Dipl.-Ing. Gunther Pesta 6 Info Biogas, Montichiari 21. gennaio 2009

2 Struttura Cosa significa ATRES? Il substrato pollina Monofermentazione di pollina Procedura per l implementazione di un impianto a monofermentazione

3 Cosa significa ATRES? AnaerobTechnik und Regenerative EnergieSysteme Tecnologia Anaerobica e Sistemi di Energie Rigenerative Studio tecnico per consulenza e ricerche di laboratorio Uffici e laboratori nel centro innovazioni Biotecnologie alla Università Tecnica di Monaco di Baviera, Weihenstephan

prime organiche vegetali Ricerca specializzata su - Fermentazione anaerobica

4 Cosa significa ATRES? Settori Produzione di energia da residui organici, acque di scarico e materie prime organiche vegetali Ricerca specializzata su - Fermentazione anaerobica - Produzione e utilizzo di Biogas - ATRES NUTRIMENT PLUS (micronutrienti) - Protezione dell ambiente integrata nella produzione (PIUS)

5 Più di dieci anni di esperienza Soluzioni specifiche per substrati Riferito all ubicazione Produttore indipendente Clienti: Gestori Investori Comuni Fornitori completi Industrie (Birrerie, latterie, impianti di bioetanolo )

6 Problematiche Obiettivi: aziende da allevamento e ingrasso Problemi/costi: Valorizzazione dei reflui zootecnici prodotti (liquame, letame ) Residui biogeni Valorizzazione materiale Valorizzazione energetica Prodotto secondario Combustione Fermentazione anaerobica

7 Soluzione Caratterizzazione del substrato Definizione di caratteristiche critiche e della loro importanza per il processo del biogas Elaborazione di un concetto generale Studio di mercato e tecnologia Scelta della tecnica di processo e metodo

8 Caratteristiche del substrato Aspetto macroscopico Struttura e grandezza delle particelle» Tecnologia di trasporto, presminuzzamento Elementi galleggiabili e sedimentabili» Creazione di strati galleggianti e sedimentazioni

9 Caratteristiche del substrato

10 Criteri specifici del substrato Parametri chimici Contenuto di solidi e contenuto organico» Resa di biogas Analisi elementare dei macro- e microelementi» Carenze e inibizioni» Cristallizzazione

11 Criteri specifici del substrato Borlanda, produzione di bioetanolo Acqua Sostanze solide (sostanza secca) Parte organica, di cui biodegradabilièbiogas Esempio: Pollina (90 % SS) 210 m³ Biogas/t tq (56 % CH 4 ) Pollina (33 % SS) 100 m³ Biogas/t tq (56 % CH 4 ) 233 m³/t SS 303 m³/t SS

12 Importanza dell azoto Materiale prezioso nel digestato Inibitore nel contenuto dei fermentatori Agevolato dall alto valore ph e dall alta temperatura Adattamento della microbiologia NH3 + H2O «NH + + OH - 4 Fonte: Braun

13 Evitare l inibizione dell azoto Approcci alla soluzione dei problemi Co-Fermentazione con substrati poveri di azoto e bassi contenuti di SS (materie prime rinnovabili) Effetto diluente sono necessarie ulteriori fonti C impianti con carico molto basso, diluizione tramite liquido separato del fermentatore Volumi fermentativi molto grandi Soggetto a oscillazioni del processo Accumulazione di sostanze nocive Diluizione del substrato con acqua esterna, senza azoto Aumenta il volume del digestato

14 Evitare l inibizione dell azoto Diluizione con acqua separata dal trattamento del digestato Fasi della procedura: Separazione dei solidi tramite decantatore Ultrafiltrazione (a più vie) Osmosi inversa (a più livelli) dispendio procedurale Permeato come acqua di processo Stabilizzazione del processo Concentrato come soluzione di sostanze nutrienti

15 Flussi di materiale di un impianto di biogas Multi-Feedstock Substrato (MATERIA PRIMA) Biogas (PRODOTTO) RESIDUI INDUSTRIALI/ ACQUE DI SCARICO RESIDUI COMUNALI Digestato (SCARICO) MATERIE PRIME AGRICOLE Fanghi (PRODOTTO)

16 Impianto di riferimento Portogallo 2,1 MW el 65,807 t/a substrato: Pollina: 3,13 t/h Liquame suino: 5,1 t/h Acqua di processo: 2 t/h DCO: 234,000 g O 2 /m³ TKN: ~8 g/kg Grado di decomposizione: 66% Contenuto di metano: 57%

19 t/h Q COD = ~2,393 kg/h Q Residues ~9.

17 Impianto di riferimento Portogallo 2,1 MW el Process Water Q H2O ~2.0 t/h (without N) Substrate AD Q Substrate = ~10.24 t/h Q TS = 2.19 t/h Q COD = ~2,393 kg/h Q Residues ~9.07 t/h AD Hydrolysis: 1 x 1,000 m³ Fermenter System: 2 x 3,200 m³ Loading Rate: ~9 kg COD/m³ d P el ~2.140 MW el Q Biogas = 966 Nm³/h CH 4 = 57%

18 Impianto di riferimento Portogallo, incl. trattamento del digestato

19 Vedute ENBAFERM (3 MW el )

20 Procedure Rilevamento delle condizioni (sul sito) Campionatura e caratterizzazione del substrato Stima della resa di biogas e della dimensione dell impianto Concetto riferito all ubicazione Studio di fattibilità (CAPEX e OPEX) Presentazione e discussione dei risultati (sul sito) Costi: da tremila a ottomila Euro (abbuono all attuazione)

integrazione del trattamento del digestato (in una mano) performance garantita di un complesso capacità produttiva dell azienda

21 Vorgehensweise ulteriori vantaggi completamente automatico con bassa spesa operativa (OPEX) anche con input variabili disponibilità massima dell impianto sicurezza e stabilità molto alte» valori di garanzia sfruttamento ottimale del potenziale di degradazione integrazione del trattamento del digestato (in una mano) performance garantita di un complesso capacità produttiva dell azienda esperienza pluriennale in ogni settore (biogas, costruzione di impianti) molti progetti in Germania, biodiesel, bioetanolo, latteria, farmaceutico,

info ATRES Sede ATRES Laboratorio, ricerca e sviluppo, accettazione di

22 Dipl.-Ing. Gunther Pesta ATRES Sede ATRES Laboratorio, ricerca e sviluppo, accettazione di campioni IZB Weihenstephan Schneckenburgerstr. 32 Lise-Meitner-Str München Freising T +49 (0) T +49 (0) F +49 (0) F +49 (0)

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