LiberaMenteEco! Seminario biomassa da rifiuti. Tecnologie per la produzione di biogas ed energia. prof. ing. Antonio Lallai

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1 Seminario biomassa da rifiuti Tecnologie per la produzione di biogas ed energia prof. ing. Antonio Lallai Dipartimento di Ingegneria Chimica e Materiali Università degli S tudi di Cagliari 1

2 Che cos è la digestione anaerobica? Materiale organico microrganismi anaerobici.. in assenza di ossigeno biogas è il processo di decomposizione della sostanza organica realizzato da numerosi ceppi batterici che operano in un ambiente in cui è assente l ossigeno. La sostanza organica viene trasformata in un gas (biogas) costituito principalmente da metano (CH 4 ) e anidride carbonica (CO 2 ). 2

3 Come avviene la trasformazione del materiale organico? Digestione Anaerobica Schema della 3

4 Caratteristiche del biogas da DA Composizione del biogas 1m 3 di biogas è equivalente a.. Metano % Anidride carbonica % Idrogeno 5-10 % Azoto 1-2 % Vapore acqueo 0.3 % Idrogeno solforato Tracce kg di legno litri di kerosene litri di diesel kg di carbone kg di GPL kg di butano 4

5 Utilizzo energetico del biogas Il biogas può essere trasformato in energia per combustione : diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di e.e. in cogeneratori per la produzione combinata di energia termica e di e.e. Biomassa Digestione anaerobica Biogas Energia elettrica Calore Dato il bilancio energetico positivo, del processo di digestione anaerobica e di combustione del metano, il biogas può essere considerato una fonte di energia rinnovabile, per l ampia disponibilità esistente della sostanza organica. 5

6 Filiera del biogas 6

7 Rifiuti, materiali e colture avviabili alla DA Deiezioni animali (suini, bovini, avicunicoli, ecc..) Residui colturali (paglia, colletti barbabietole..) Scarti organici dell agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..) Scarti organici di macellazione (grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione ) Fanghi da impianti di depurazione acque di scarico Frazione organica di rifiuti solidi urbani (FORSU) Reflui acquosi industriali (carta e cartone, industria chimica) Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino ) 7

8 Benefici e vantaggi 1/2 Ambientali Trattamento di stabilizzazione anaerobica dei fanghi degli impianti di depurazione: minor consumo di O 2 (e quindi minor produzione di CO 2 ) e minor produzione di solidi rispetto ai processi aerobici Emissioni evitate di gas serra 8

9 Igienici Benefici e vantaggi 2/2 La riduzione della presenza dei microrganis patogeni nel digestato e dei moscerini negli ambienti di stoccaggio e durante la fertirrigazione o lo spandimento del digestato. Altri.. Il trattamento di depurazione dei reflui con la DA comporta minori costi di depurazione rispetto ad altre tecnologie. Gli alti prezzi dei combustibili tradizionali e la possibilità di produrre energia (calore ed e.e.) consente di realizzare profitti. 9

10 Non solo produzione di biogas... Agricoltura Biogas Ambiente Energia 10

11 Successo della Digestione anaerobica negli USA Number of Full Scale High-Rate Anaerobic Bioreactors for Industrial applications 11

12 Successo della Digestione Anaerobica in Germania N di digestori anaerobici in larga scala 12

13 Tecnologie di Digestione Anaerobica 13

14 Digestori a basso carico Lagone coperto Reattore stratificato 14

15 Digestore a medio carico monostadio 15

16 Digestore ad alto carico a doppio stadio 16

17 Sistemi di agitazione del liquame nel DA Particolari Ricircolazione del liquame Immissione di biogas jet 17

18 Digestori ad alta efficienza 1/2 Biogas Digestato Reattore a letto di fango Alimentazione 18

19 Digestori ad alta efficienza 2/2 Filtri 19

20 Termostatazione dei digestori 1/2..sfruttando l energia termica dalla combustione del biogas. Biogas Cogene ratore Energia elettrica Energia termica Scambiatore di calore e ricircolo del liquame 20

21 Termostatazione dei digestori 2/2..sfruttando l energia termica dalla combustione del biogas. Biogas Cogene ratore Energia elettrica Energia termica Circolazione d acqua calda nei tubicini fissati alla parete interna del digestore 21

22 Apparecchiature delle linee biogas e digestato Biomassa Biogas (CH 4 CO 2 ) Digestione anaerobica Digestato 22

23 Stadi nelle linee biogas e digestato Biogas Depurazione Accumulo Combustione Biomassa Digestione anaerobica Liquido Stoccaggio Digestato Separazione solido/liquido Fanghi Stoccaggio 23

24 Apparecchiature nella linea biogas Depurazione del biogas: - filtrazione con filtri a ghiaia o sabbia (rimozione dei solidi in sospensione) - deumidificazione (pozzetti di raccolta e spurgo delle condense, impianto di condensazione, ad es. frigo) - desolforazione con filtri a base di ossidi di ferro o con torri di lavaggio mediante flusso di acqua con additivi chimici Le dimensioni delle apparecchiature dipenderanno dalla quantità di biogas prodotto 24

25 Apparecchiature nella linea biogas Accumulo del biogas cupola gasometrica gasometro a membrana gasometro a campana 25

26 Apparecchiature nella linea biogas Combustione del biogas In caldaia con produzione di energia termica In motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica In cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e termica In motori uso autotrazione come metano al 95%. 26

27 Apparecchiature nella linea digestato Digestore Anaerobico Separatore Digestato fangoso Digestato liquido 27

28 Apparecchiature nella linea digestato Separazione dei solidi dal liquido nastropressa centrifuga 28

29 Apparecchiature nella linea digestato Stoccaggio del liquido e dei fanghi vasca platee 29

30 Biogas Depuratore Vasca Biomassa Fango palabile Digestato chiarificato Platea Vasca Impianto per la produzione di biogas ed energia 30

31 Destinazione dei digestati solido e liquido 31

32 Schema del ciclo di trattamento integrato anaerobico/aerobico Fonte: ARPA 32

33 Fango digestato avviato al trattamento di compostaggio 33

34 Abbattimento dell azoto dal digestato chiarificato PROCESSO DENITRO-NITRO Q ma Q mn V ox Sed. II V anox Q mn Q r Q w 34

35 Assessorato Amb iente FINE Grazie a tutti per la cortese attenzione! 35

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