Valutazioni tecnico-economche delle colture energetiche

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1 7 Info Biogas efficienza al massimo Montichiari (BS), 28 Gennaio, 2011 Valutazioni tecnico-economche delle colture energetiche F. Adani 1, Schievano 1, A. D Imporzano 1, G, Pilu R. 2 * 1 Lab. Biomasse e Bioenergie 2 Lab. di Genetica Agraria Di.Pro.Ve. - Università degli Studi di Milano, Via Celoria 2, Milano fabrizio.adani@unimi.it website:

2 Regione Lombardia Programma regionale di ricerca in campo agricolo Domanda di contributo per le attività di ricerca, sperimentazione e dimostrazione Ente proponente: Dipartimento di Produzione Vegetale - Università degli Studi di Milano Coordinatore: Prof. Fabrizio Adani Dipartimento di Produzione Vegetale Titolo del Progetto: BIOMASSE PER BIOGAS (BioBi) Importo progetto:

3 Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia, Cortesia di G. Colombo, 2011.

4 Località di prova

5 Biomassa (t s.s./ha) Sistemi Colturali: potenzialità produttiva Produzione di Sostanza Secca 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Mais Segale + Mais Erbasilo + Mais Triticale + Mais Triticale + Sorgo Sistema Colturale Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia, Cortesia di G. Colombo, 2010

6 Metano (mc/ha) Sistemi Colturali : produzione di Metano Produzione di metano Mais Segale + Mais Erbasilo + Mais Triticale + Mais Triticale + Sorgo Sistema Colturale Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia, Cortesia di G. Colombo, 2010

7 Metano (mc/ha) Costo (Euro/mc) Sistemi Colturali: Sostenibilità Economica , ,45 0,40 0, ,30 0, Mais Segale + Mais Erbasilo + Mais Triticale + Mais Triticale + Sorgo Sistema Colturale 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia, Cortesia di G. Colombo, 2010

8 Metano (mc/ha) Sistemi Agronomico Energetici Resa in Metano a differenti input agronomici Alti Input Bassi Input 3000 Mais 1 Raccolto Segale Mais 3 Raccolto Erbasilo + mais 2 raccolto Triticale + Mais Triticale + Sorgo Sistema colturale Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia, Cortesia di G. Colombo, 2010

9 Efficienza del processo full-scale metodo Ricicla Di.Pro.Ve. Efficienza di processo = quanto biogas potenzialmente producibile è prodotto nell impianto???? BMP: Test di Biogas Potenziale in laboratorio Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia,

10 Efficienza del processo Metodo tradizionale: parametro quantitativo Resa di degradazione = (SVin SV out) / SVin Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia,

11 Efficienza del processo metodo GruppoRicicla Di.Pro.Ve. Digestato BMP in Resa biogas = BMP out [(BMP in x SS in ) (BMP out x SS out )] / ( BMP in x SSout) Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia,

12 BMP in e BMP out Ndm 3 /kg ABP Ingestati Digestati a diversi tempi di ritenzione

13 Efficienze di processo Casi studio reali Ricicla Di.Pro.Ve. BMY1 = (BMPIN BMP OUT)/BMPIN Impianto A 87% Impianto B 93% Impianto C 84%

14 La composizione del costo di produzione dell energia da digestione anaerobica 1. Costi di approvvigionamento biomasse coltivazione/trasporto/pretrattamenti 2. Costi di gestione/manutenzione manutenzione ordinaria/straordinaria, autoconsumi, fermi, pretrattamento, post-trattamenti, spandimento digestato 3. Ammortamento (finanziamento 100%, i. 5-6%) Progetto BioBi DiProVe, Monsanto Italia, Cons Kilowerde, Reg. Lombardia,

15 / kwee / mc Costo di approvvigionamento biomassa Costo Energia Producibile Costo metano producibile Colture Sottoprodotti Liquami/letami Rifiuti organici

16 Altri costi: 5 casi studio Ricicla Di.Pro.Ve. 1. Impianto 1 MW, 100% colture energetiche 2. Impianto 500 kw, 100% colture energetiche 3. Impianto 1 MW, misto colture e sottoprodotti 4. Impianto 500kW, misto colture e sottoprodotti 5. Impianto 1 MW, rifiuti organici

17 / kwhee La composizione del costo di produzione dell energia da digestione anaerobica Costi di approvvigionamento biomasse Ammortamento Costi di gestione/manutenzione Margine Impianto Colture 1MW Impianto Colture 500kW Impianto Misto 1MW Impianto Misto 500kW Impianto Rifiuti 1MW

18 Azoto e direttiva nitrati

19 Possibile utilizzazione del digestato MINIMA LAVORAZIONE MAIS TRITICALE Cortesia di G. Colombo, 2010 (Monsanto Italia) LAVORAZIONE TRADIZIONALE SORGO GRAZER N (fine maggio) MINIMA LAVORAZIONE o SODO

20 Potere fertilizzante + N-NH 4, P e K INGESTATO DIGESTATO Ottimo concime azotato COMPOST FANGO + N tot e P Potere fertilizzante

21 Digestione (dati medi su 20 campionamenti in 3 impianti full scale) Ingestato Digestato

22 Separatore solido liquido (Centrifuga full scale) N -NH 4 /P = 4-12 N-NH 4 /K = 1-6 N NH 4 / N org.

23 Sedimentazione in Vasca di lagunaggio Azoto: N ammon. / N organico Separato Liquido Separato Solido

24 Proposta DiProVe Regione Lombardia ARAL-SATA DA* $ N-NH 4 > 70% Livello di efficienza 90% * DA definito secondo parametri: Stabilità biologica Aspetti igienici Titolo N tot Titolo N- NH 4 $ dose N a bilancio coltura, copertura vasche di stoccaggio e distribuzione con iniezione, interramento immediato o fertirrigazione localizzata

25 La DIRETTIVA NITRATI e la Valorizzazione agronomica degli effluenti zootecnici e del digestato il PROGETTO PILOTA SATA Cortesia di Flavio Sommariva Specialista SATA, Settore Agronomia e Gestione Reflui

26 ripartizione N 3,50 3,25 3,00 2,80 2,80 2,50 2,00 1,71 1,71 1,50 1,26 1,00 0,50 0,00 NH3 N org NH3 N org NH3 N org NH3 NH3 NH3 refluo digestato separato liquido Regione Lombardia SATA ARAL -UNIMI, Cortesia di Flavio Sommariva Specialista SATA, Settore Agronomia e Gestione Reflui, progetto Pilota

27 Quali sono i costi? Voce di costo Carrobotte aziendale Trattricecarrobotte Cantiere Terragator carri rifornimento Cantiere Terragator carri rifornimento Capacità (m 3 ) Capacità di lavoro (m 3 /h) Ore di lavoro Distanza 1-2 km 3-4 km 6-7 km Costo ( /m 3 ) 2,5-3,5 2,2-2,6 2,7-2,8 Regione Lombardia SATA- ARAL, Cortesia di Flavio Sommariva Specialista SATA, Settore Agronomia e Gestione Reflui, progetto Pilota

28 Regione Lombardia; Di.Pro.Ve. UNIMI; ARAL SATA; MONSANTO Prove in pieno campo concimazione con digestato Progetto Pilota Regione Lombardia SATA Giornata dimostrativa Prove in pieno campo con Xerion Monsanto, Regione Lombardia SATA- ARAL, Cortesia di G. Colombo, Monsanto Italia

29 Regione Lombardia SATA- ARAL, Cortesia di Flavio Sommariva Specialista SATA, Settore Agronomia e Gestione Reflui, progetto Pilota 3 luglio 2009

30 Food vs. no food!!!

31 Corriere della Sera, 23 gennaio, 2011

32 Competizione The Economist,, 28 Agosto, 2010

33 Forte competizione The Economist,, 28 Agosto, 2010

34 Forte competizione The Economist,, 28 Agosto, 2010

35 Diga sul Nilo, ultimata 2010 Obiettivo Ha a coltura irrigua: frumento??? F.Adani, comunicazione personale SAU Lombardia ettari di SAU

36 Il futuro 1.

37 Regione Lombardia Programma regionale di ricerca in campo agricolo Domanda di contributo per le attività di ricerca, sperimentazione e dimostrazione Ente proponente: Dipartimento di Produzione Vegetale - Università degli Studi di Milano Coordinatore: Prof. Fabrizio Adani Dipartimento di Produzione Vegetale Titolo del Progetto: Analisi economica ed economico-ambientale della produzione di biogas. Implicazioni per le filiere agroalimentari e le politiche regionali EcoBiogas Importo progetto: Coldiretti e Confagricoltura

38 Il futuro 2.

39 Caratterizzazione fenotipica e genetica della Canna Comune (Arundo donax L.) presente sul territorio Italiano Progetto autofinanziato DiProVe Coordinatori: R. Pilu e F. Adani

40 Scopo del Progetto Costituire una collezione di Arundo donax rappresentante il territorio Italiano Caratterizzare la collezione dal punto di vista fenologico Effettuare la tipizzazione dei cloni utilizzando marcatori molecolari Effettuare una mutagenesi chimica e fisica per aumentare la variabilità genetica 5. Effettuare prove pilota per una selezione dei cloni più performanti dal punto di vista della produzione di biomassa per un utilizzo energetico

41 La collezione Cortesia di R. Pilu, 2011 I siti di campionamento sono rappresentativi dei principali ambienti in cui vive Arundo donax: LITORALE COLLINA RIPARIALE URBANO

42 Costituzione della collezione di Arundo: campionamento dei rizomi sul territorio nazionale (la collezione verrà completata entro il 2011) Cortesia di R. Pilu, 2011

43 Costituzione della collezione di Arundo: impianto collezione (ex-situ) nella Azienda Agricola di Facoltà Cortesia di R. Pilu, 2011

44 Internodi Fenotipizzazione della collezione Dal punto di vista chimico e. g. Contenuto di lignina - Phloroglucinol staining Saggio della lignina internodi Dal punto di vista della produzione della biomassa e.g. - altezza culmi - numero culmi - peso biomassa Cortesia di R. Pilu, 2011

45 Tipizzazione dei cloni utilizzando marcatori molecolari di tipo SSR (Simple Sequence Repeats) Elaborazione dati: - tipizzazione - costruzione dendrogramma Campionamento foglie e.g. Ad1 Ad11 Ad24 SSR1 monomorfico Estrazione DNA Analisi SSRs SSR2 polimorfico Cortesia di R. Pilu, 2011

46 Mutagenesi Chimica e Fisica per aumentare la variabilità genetica - Mutagenesi Fisica raggi X/ g 2-5 KR Trattamento sui rizomi X-ray equipment - Mutagenesi Chimica EMS Colchicina Trattamento germogli Cortesia di R. Pilu, 2011

47 Grazie per l attenzione Lab. Biomasse e Bioenergie Di.Pro.Ve. -Università degli Studi di Milano Via Celoria 2, Milano fabrizio.adani@unimi.it website: