Il Biometano Emissioni a confronto. F. Valerio Chimico Ambientale

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Agnella Tommasi
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1 Il Biometano Emissioni a confronto F. Valerio Chimico Ambientale 1

2 Digestore anaerobico, centrale a biogas con diretto spandimento del digestato nei terreni agricoli ton/anno di insilato grano, erba e pollina Bieringen (Germania) 2

3 Digestore di scarti d industrie alimentari (Findus) per la produzione di biometano immesso in rete e usato per autotrasporto Bjuv, Svezia ton/anno

4 BIODIGESTORE:schema Ingresso scarti biodegradabili Uscita biogas grezzo Uscita effluenti liquidi Uscita digestato 4

5 BIOGAS Il biogas è il prodotto dell attività metabolica di microorganismi che, in assenza di ossigeno, utilizzano biomasse vegetali ed animali, quali fonti di cibo. La progressiva trasformazione delle complesse molecole organiche delle biomasse (proteine, grassi, zuccheri, cellulosa..) fornisce energia ai microorganismi e permette la loro riproduzione.

6 Bilancio di massa di un Digestore anaerobico a Rifiuti (quasi) Zero Gargazzone (BZ) 6

7 Digestato compostato con cippato di legno

8 Quanto biogas si produce con kg di biomasse? Biomassa digerita metri cubi biogas kg biogas Frazione organica rifiuti urbani Scarti di macellazione misti Insilato di mais

9 Bilancio di massa impianto Biogas (Gargazzone BZ) In ingresso ton frazione organica da PaP ton Cippato di legno Totale : ton In uscita ton Compost ton Biogas Totale: ton 9

10 Che fine hanno fatto le tonnellate di materia che mancano all appello? In atmosfera vapore acqueo, anidride carbonica, metano, composti organici volatili Negli effluenti liquidi solidi sospesi, sali... Scarti solidi Sacchetti plastica, stracci, legno, sabbia, ossa, gusci

11 Recupero di materia La digestione anaerobica della frazione organica e il compostaggio del digestato permettono un recupero di materia pari al 43,6 % della materiali post consumo trattati

12 Composizione (% in volume) di gas naturale e biogas grezzo Componente Gas naturale Biogas grezzo Metano (CH 4 ) Etano (C 2 H 6 ) < 6 < 0,1 Anidride carbonica (CO 2 ) 1,5-4, Azoto (N 2 ) 0,3-14 0,2 Idrogeno solforato (H 2 S) < 140 mg/m mg/m 3 Cloro 0 ^ mg/m 3 ^ gas naturale mare del Nord

13 Composti pericolosi in biogas grezzo prodotto da fonti diverse milligrammi/metro cubo Scarti agricoli Fonte del biogas Scarti di cucina Rifiuti organici Discarica Idrogeno solforato Tetra-cloro-etilene 15 0,52 7,4 260 Benzene 2,1 <0,17 39 Cloro totale

14 USI DEL BIOGAS Alimentazione motori a motori interna per produrre elettricità e calore, dopo aver ridotto con trattamenti chimici, fisici e biologici la concentrazione di zolfo, CO 2, vapore acqueo

15 Problemi L impatto delle emissioni della combustione del biogas è concentrato nel sito che ospita l impianto Difficoltà di recupero del calore prodotto per il raffreddamento del motore

16 La soluzione Raffinazione del biogas a biometano, da immettere nella rete del gas in sostituzione di metano fossile e da usare come carburante per autotrazione

17 Da Biogas a BIOMETANO RAFFINAZIONE Si riduce la concentrazione di componenti problematici per il trasporto nella rete di distribuzione e per gli usi finali: acqua, composti solforati, azoto, silossani, particolato ARRICCHIMENTO del CH 4 Rimozione della CO 2

18 Composizione (% in volume) gas naturale e biometano Componente Gas naturale Biometano Metano (CH 4 ) > 81 > 96 Gas inerti (CO 2 + N 2 ) 1,5-4,5 < 3 Zolfo totale < 150 mg/m 3 < 10 mg/m 3 Cloro 0 < 1 mg/m 3

19 u.m. Gas naturale Biometano Potere calorifico MegaJoule 39,9 30,2-47,2

20 Il biometano, attualmente prodotto in Europa, ha caratteristiche chimiche e energetiche molto simili a quelle del gas naturale (metano)

21 USI DEL BIO-METANO auto-consumo dell impianto: trasporto, digestione, compostaggio, raffinazione, immissione in rete (minimo 11%, massimo 25%) utenza domestica (riscaldamento, cottura) co-generazione ad alta efficienza in impianti centralizzati (condomini) autotrasporto pubblico e privato con basso impatto ambientale 21

22 Distributore di biometano (Svizzera) 22

23 Distributori di biometano per automezzi pesanti (Germania, Francia) 23

24 L immissione in rete di biometano è in atto e normata, in Francia, Germania, Svezia, Olanda, Austria, Svizzera 24

25 Numero d impianti che producono biometano 150 in Europa 0 in Italia

26 Verso uno standard europeo per il biometano in rete

27 Rete distribuzione gas naturale

28 Rete dei gasdotti nazionali e regionali

29 IL BIOMETANO E DANNOSO PER LA SALUTE? TANTO QUANTO IL GAS NATURALE

30 G.M. Naja et al. Stima dei rischi potenziali del biogas. Renewable Energy 36 (2011) A confronto dell uso domestico di gas naturale, l iniezione nella rete di biometano, prodotto dalla fermentazione anaerobica di: Frazione organica di rifiuti urbani da raccolta differenziata Rifiuti urbani ed assimilati smaltiti in discarica Scarti agricoli e di ristoranti non aggiunge rischi chimici e microbiologici agli utilizzatori. 30

31 Raccomandazione degli autori Prima dell autorizzazione, simili studi devono essere condotti anche su biometano prodotto dalla fermentazione anaerobica di fanghi di depurazione delle acque e di scarti industriali, al momento non valutati.

32 Fattori di emissione Quantità di inquinanti emesse, a parità di energia prodotta (elettricità + calore) Unità di misura dell energia: Giga Joule (GJ) 1 GigaJoule = 277,7 kilowattore

33 Fattori di emissioni di impianti cogenerazione danesi (< 25 MWe) alimentati con metano, biogas, rifiuti urbani, carbone* Unità misura Motori metano Motori biogas Rifiuti Carbone* Polveri gr/gj 0,76 2,63 < 2,1 30 NO x gr/gj PM 10 mg/gj PM 2,5 mg/gj * Centrali cogenerazione > 50 MWt

34 Conclusioni 1 La produzione di biometano da immettere nei gasdotti, dopo digestione anaerobica di frazioni organiche da raccolta differenziata (PaP), è una tecnologia matura ed in rapida espansione Il suo sviluppo, sostituirà quote crescenti di metano fossile, senza modifiche significative delle attuali emissioni in atmosfera di inquinanti prodotti dall uso del metano

35 Conclusioni 1 La qualità del compost, del digestato compostato, del biogas, del biometano dipende dalla qualità delle frazioni organiche trattate La raccolta differenziata (Porta a Porta e di Prossimità) è ineludibile per garantire la qualità

36 Conclusioni 2 L autoconsumo per la produzione di biogasbiometano non induce aumenti della domanda nazionale di energia Lo sviluppo del biometano non ostacola politiche di incentivi all efficienza energetica L uso del biometano, in sostituzione di combustibili liquidi e solidi e in impianti di cogenerazione contribuirà a diminuire le emissioni inquinanti

37 Conclusioni 3 In base alla composizione chimica, prevista dagli standard europei, è ragionevole prevedere che il biometano possa essere il combustibile da fonti rinnovabili con il più basso fattore di emissioni inquinanti, pari a quelle del metano Il rispetto degli standard sarà garantito dai controlli del gestore della rete di distribuzione del gas

38 Grazie per l attenzione E per saperne di più:

39 Quanto costa produrre biometano? Uno studio, pubblicato dal ministero austriaco per i trasporti, l innovazione e la tecnologia (BMVIT), mostra che, per un impianto di medie dimensioni (135 m 3 /ora), il costo complessivo del biometano, immesso nella rete di distribuzione, si attesta tra i 7 e gli 8 cent/kwh. Il metano oggi ci costa 9,3 cent/kwh

40 Diossine nel digestato A: fanghi depurazione acque fognarie B: porcilaie e scarti industriali biodegradabili C: fanghi depurazione, fanghi industriali, frazione organica da RD

41 Diossine a confronto Massima concentrazione diossine nel digestato impianto A: 2,0 ng TEQ/kg p.s. Suoli rurali catalani: 0,08-8,4 ng TEQ/kg p.s. Suoli urbani catalani: 0,63 24,2 ng TEQ/kg p.s. La concentrazione media (1,64 ng TEQ/kg p.s.) giudicata abbastanza bassa

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