Le Biomasse: da rifiuto a risorse con i processi di valorizzazione

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1 Le Biomasse: da rifiuto a risorse con i processi di valorizzazione Vincenzo Motola ENEA - Italy 28 Maggio 2016 Open day JRC-ENEA

2 Valore Bioeconomia Italia Bioeconomy Italy (Billion Euros) Share vs GDP % Occupation 1000 people Agriculture, Forest and Fishing 5,96 1,9 892 Agriculture 5,6 1,7 827 Forest 1,6 0,1 38 Fishing 1,7 0,1 27 Food 128,5 4,2 449 Wood 14,3 0,5 129 Paper 21,1 0,7 73 Biochemistry 20,4 0,7 29 Total Bioeconomy 244 7, Total economy

3 La Bioeconomia nel Mondo World Bio Economy export (Billion $ and % on Total Economy) Source:Intesa San Paolo Bank Bioeconomy Report 2015

4 Italia nella Bioeconomia mondiale Bio Economy export (Share % on Total Bio Economy) Source:Intesa San Paolo Bank Bioeconomy Report 2015

5 Bioeconomia Italia in EU Chemical Sector (National Share % Biochemistry vs Chemistry ) Source:Intesa San Paolo Bank Bioeconomy Report 2015

6 Le piattaforme Italiane di sviluppo

7 Source: Novamont presentation by Catia Bastioli I cluster Italiani della chimica Verde

8 Chimica verde: CONCETTI CHIAVE Source: Novamont presentation by Catia Bastioli

9 ENEA Biochemicals Bio Prodotti sostenibili

10 Centri ENEA impegnati su bioenergia e bioraffinerie Combustion technologies LCA Anaerobic digestion Microalgae growth, Anaerobic processes to CH 4 and H 2 Test fields of energy crops Thermochemical processes Advanced biofuels Biorefineries and green chemistry

11 Tecnologie ENEA pre trattamento Biomasse Waste paper WOOD ARUNDO DONAX STRAW ENEA CONTINUOS PLANT (300 kg/hr) ENEA BATCH PLANT Additives catalyses the process at milder conditions / affects the biomass fractionations BIOMASS+ ACIDS BIOMASS + BASES Hemicellulose mostly hydrolized to monomers Hemicellulose mostly olygomeric I.e. Monomer sugars for fermentation, or dehydration I.e. olygomeric sugars to produce barrier films GRAPE STALKS

12 perioe BIOFUELS DRIVEN BIOREFINERIES Colture agricole dedicate energia e biomateriali BIOCHEMICALS DRIVEN BIOREFINERIES Arundo donax SEEDS Glucan Xylan Galactan 0.27 Arabinan 2.12 VEGETABLE OILS Mannan 0 Lignin 22.0 BIOLYFE "Second Gen. BIOethanol process: demonstration scale for the step of of lignocellulosic hydrolysis and fermentation Glucan 35 Xylan 14 Galactan 1,7 Arabinan 2,2 Residue from Cardoon HO BDO O 5-HMF O H AZELAIC ACID PELARGONIC ACID Mannan 1,1 Lignin 25 polyesters Bioplastics, Biolubricants..

13 Produzione zuccheri da seconda generazione 1 PRETREATMENT 2 BIOMASS HYDROLYZATE 3 ENZYMATIC HYDROLYSIS 1. Optimizazion of the biomass pretreatment/fractionation 2. Development of high gravity bioprocesses 13

14 Le sfide tecnologiche in ENEA Pretreatment and fractionation at pilot scale (300 kg/h) Production of second generation sugars Process scale up/downstream processing Identification of new proteins and key enzymes involved in specific substrate degradation biomass degradation (proteomics) RECENT ACTIVITIES Technological platforms for thermal valorization of biomass residues (pyro-gasification) /Fully equipped analytical labs for materials characterization and process analysis 14

15 Bio Based Industry- Italy

16 Novamont Industry- Italy

17 Novamont - Italy

18 Novamont - Italy

19 Novamont - Italy Cardum Suitability

20 Novamont Industry- Italy

21 Novamont - Italy

22 Novamont - Italy

23 Novamont - Italy

24 Novamont Industry- Italy

25 Acido Levulinico Caserta Italy

26 Acido Levulinico Caserta Italy

27 Acido Levulinico Caserta Italy

28 Mycoplast: a start-up company based in Lombardia (Milan Region) founded in 2015, developing and producing a biomaterial called MOGU MOGU: Composite bio-materials from mycelium and agro-industrial residues (straw, sawdust, husks, fibers, etc.) Mycelium: vegetative part of fungi, microscopic and natural network of roots (hyphae), mainly composed by chitin, the same bio-polymer composing shellfish and insects exoskeletons

29 Materiali e caratteristiche Natural product Produced via natural process 100% compostable Low or medium density (depending on production process) Thermal and acoustic insulation properties Resistant to fire (auto-extinguish property) Resistant to compression and crashworthy Nice touch-feeling

30 La fabbrica di Crescentino 2 nd Generation Bio Ethanol

31 La fabbrica di Crescentino

32 La fabbrica di Crescentino 2 nd Generation Bio Ethanol

33 La fabbrica di Crescentino 2 nd Generation Bio Ethanol

34 Crescentino facility - Italy 2 nd Generation Bio Ethanol

35 La fabbrica di Crescentino 2 nd Generation Bio Ethanol

36 Riflessioni finali Produzione sostenibile biomasse, incrementare il valore aggiunto dei prodotti agricoli nel rispetto della biodiversità Creazione di filiere agroindustriali, integrate nel territorio, che massimizzano il valore delle biomasse e aiutano la sicurezza degli approvigionamenti; Uso efficiente delle biomasse, evitare gli sprechi, ridurre il consumo energetico, recupero nutrienti del suolo, trasformare i rifiuti in risorse; Utilizzo delle nuove tecnologie per aumentare la disponibilità di biomasse, i processi, le fabbriche, i prodotti; Creazione di lavoro in tuttimi settori della filiera, supportare economia verde con una visione di insieme e un approccio multidisciplinare.

37 Grazie Vincenzo Motola ENEA- Agenzia Nazionale Italiana per l energia, l ambiente e lo sviluppo sostenibile. vincenzo.motola@enea.it

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