Bio2Energy. Regione Toscana. Sea Risorse S.p.A. Publiambiente UNIFI-DIEF ICCOM. Cavalzani INOX PIN SOC. CONS. A R.L.

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1 Bio2Energy Bioidrogeno e Biometano da codigestione anaerobica di FORSU, produzione di fonti energetiche e fertilizzanti rinnovabili per l efficientamento di impianti di pubblica utilità Viareggio, Sala incontri Hotel Astor, venerdì 2 dicembre info@bio2energy.it Regione Toscana Progetto finanziato con il contributo determinante dell accordo di programma MIUR-Regione Toscana DGRT 1208/2012- Accordo di programma quadro MIUR-MISE-Regione Toscana DGRT 758/2013 PAR FAS Linea d azione 1.1 Bando per il finanziamento di progetti di ricerca fondamentale, ricerca industriale e sviluppo sperimentale realizzati congiuntamente da imprese e organismi di ricerca in materia di nuove tecnologie del settore energetico, fotonica, ICT, robotica e altre tecnologie abilitanti connesse bando FAR-FAS 2014 Sea Risorse S.p.A. Publiambiente UNIFI-DIEF ICCOM Cavalzani INOX PIN SOC. CONS. A R.L.

2 Bio2Energy Ennio Carnevale Dipartimento di Ingegneria Industriale di Firenze, Università di Firenze Le opportunità del progetto BIO2Energy

3 DIEF BANDO PER IL FINANZIAMENTO DI PROGETTI DI RICERCA FONDAMENTALE, RICERCA E E SVILUPPO SPERIMENTALE REALIZZATI CONGIUNTAMENTE DA IMPRESE E ORGANISMI DI RICERCA IN MATERIA DI NUOVE TECNOLOGIE DEL SETTORE ENERGETICO, FOTONICA, ICT, ROBOTICA E ALTRE TECNOLOGIE ABILITANTI CONNESSE Le opportunità del progetto BIO2Energy Bioidrogeno e Biometano da codigestione anaerobica di FORSU, produzione di fonti energetiche e fertilizzanti rinnovabili per l'efficientamento di impianti di pubblica utilità Prof. Ing. Ennio Antonio Carnevale DIEF - Dipartimento di Ingegneria Industriale Università degli Studi di Firenze

4 DIEF Sommario BUDGET euro Idee alla base del progetto Obiettivi del progetto Circular Economy Il BIO2Energy nella Circular Economy Fasi del progetto Sostenibilità

5 DIEF Partners Il progetto co-finanziato dalla Regione Toscana è partito a settembre 2016 e avrà una durata di circa 2 anni Partners del progetto e ruoli: SEA RISORSE S.p.A: gestore linea fanghi depuratore - coordinatore del progetto e supporto tecnico alle attività sperimentali DIEF - Dipartimento di Ingegneria Industriale Università degli Studi di Firenze: ente di ricerca pubblico attività di laboratorio, analisi dati e reportistica PIN S.c.r.l. - Servizi didattici e scientifici per l Università di Firenze: ente di ricerca privato gestione e controllo impianto pilota CNR-ICCOM Centro Nazionale Ricerche: ente di ricerca pubblico analisi bilancio energetico CAVALZANI INOX S.r.l: officina meccanica - produzione reattori PUBLIAMBIENTE S.p.A.: gestore impianto di compostaggio sondaggi sul riutilizzo del digestato

6 Idee alla base del progetto 1. AUMENTARE LA PRODUZIONE DI ENERGIA RINNOVABILE IN TOSCANA e in particolare i BIOCOMBUSTIBILI dai RIFIUTI organici attraverso la gestione sinergica di scarti organici da rifiuti e di fanghi provenienti da impianti di depurazione Produzione di BIOIDROGENO e BIOMETANO attraverso il processo di CODIGESTIONE ANAEROBICA Produzione FERTILIZZANTI RINNOVABILI: il digestato ottenuto dal processo di produzione di biocombustibili è fonte di C, N e altri nutrienti quindi potrebbe essere usato come un possibile sostituto di fertilizzanti chimici convenzionali 2. Studio e sperimentazione delle BAT per: l OTTIMIZZAZIONE DELLA GESTIONE DEI PROCESSI CONTENIMENTO CONSUMI ENERGETICI RIDUZIONE COSTI MANODOPERA Rewamping dei trattamenti della linea fanghi del depuratore di Viareggio di SEA RISORSE S.p.A. con l introduzione del processo di co-digestione anaerobica dei fanghi e della FORSU per la valorizzazione energetica dei biocombustibili prodotti DIEF

7 DIEF Obiettivi del progetto Studiare i meccanismi di gassificazione dei rifiuti organici e la conseguente produzione di bioidrogeno Produrre energia rinnovabile sottoforma di bioidrogeno e biometano da rifiuti organici Codigerire anaerobicamente scarti proventi da impianti di pubblica utilità Recuperare materia dai rifiuti, in particolare dal digestato che può essere utilizzato come fertilizzante rinnovabile Applicare per la prima volta il processo di produzione di bioidrogeno e biometano a scala preindustriale e valutare i fenomeni e le sinergie con la linea acque di un depuratore Portare le risultanze dello studio all attenzione degli enti di programmazione regionali e scrivere delle linee guida per l esportazione del processo in altre realtà territoriali

8 Circular Economy DIEF Altro obiettivo del progetto BIO2Energy è l adempimento della legislazione europea in campo ambientale EU Circular Economy Strategy - PIANO DI AZIONE per un ECONOMIA CIRCOLARE in Europa Economia Circolare: modello economico che tende ad azzerare i rifiuti tramite pratiche di ottimizzazione delle risorse primarie e di riutilizzo della materia prima in modo che i prodotti mantengano il loro valore aggiunto il più a lungo possibile Il progetto fa inoltre riferimento alla DIRETTIVA QUADRO sui RIFIUTI 2008/98/CE in termini di RECUPERO. Il recupero è determinato dalla produzione a fine processo di un digestato di alta qualità e dal recupero di energia dai combustibili ottenuti

9 Circular Economy Bioeconomia: sistema produttivo fondato su risorse biologiche rinnovabili provenienti da terra, mare e rifiuti per la produzione industriale ed energetica, di alimenti e mangimi. DIEF Prodotti: Produzione primaria da agricoltura, silvicoltura, pesca ed acquacultura Alimenti e mangimi Bio-prodotti e bio-materiali generati da sostituzione del petrolio con matrice organica rinnovabile nei processi dell industria chimica Bio-energia bio-combustibili gassosi, liquidi o solidi Risorse per produzione di bio-prodotti: Materiale organico primario Residui agricoli ed animali Frazione organica dei rifiuti solidi Frazione organica fanghi Legame economia circolare e bioeconomia: utilizzo flussi di rifiuti organici come nuove risorse rinnovabili

10 Il BIO2Energy nella Circular Economy DIEF Nella logica dell economia circolare, il cerchio si chiude con la trasformazione di rifiuti in risorse. Il processo BIO2Energy propone un radicale cambiamento utilizzando FORSU e FANGHI come risorse per la produzione di bio-prodotti e bio-energia. BIO-COMBUSTIBILI GASSOSI: BIOIDROGENO e BIOMETANO Maggiori quantità di biocombustibili rispetto allo scenario attuale (incremento 650% biogas/giorno) Contenuto energetico maggiore dovuto ad un flusso sia di bioidrogeno che di biometano Energia elettrica e termica tale da garantire l autosufficienza energetica dell impianto di Viareggio Produzione di energia da fonti rinnovabili BIO-FERTILIZZANTI: DIGESTATO Materiale ricco di nutrienti (N e C) grazie ad una giusta miscelazione FORSU e FANGHI Fertilizzante che non proviene da processi di sintesi convenzionali o dall industria chimica Fonte rinnovabile di fertilizzanti e riciclo dei nutrienti

11 Fasi del progetto Di seguito le fasi fondamentali del progetto durante le quali verrà valutato lo scale-up del sistema, da scala di laboratorio a full-scale: DIEF Azione 1: Produzione bioidrogeno e biometano a scala di laboratorio - attività di ricerca fondamentale relative alla co-digestione di FORSU e fanghi Azione 2: Produzione di bioidrogeno e biometano a scala pilota e preindustriale attività di ricerca industriale e trasferimento tecnologico Azione 3: Caratterizzazione dei prodotti e studio dei fertilizzanti rinnovabili Azione 4: valutazione dell efficientamento energetico dell impianto di depurazione Azione 5: Life Cycle Assessment (LCA) e Life Cycle Cost (LCC) e sostenibilità economica ambientale - Valutazione della sostenibilità economico-ambientale

12 Sostenibilità del progetto Introduzione di termini di guadagno - mancati smaltimenti e costi di conferimento dei fanghi e del digestato (costi attuali di /t), produzione energia rinnovabile e riduzione consumi produzione di energia elettrica e termica richiesta da impianto di depurazione pre-esistente bassi costi di investimento e sfruttamento delle infrastrutture esistenti già ammortizzata e già esistente c/o un impianto di pubblica utilità (utilizzo delle capienze residue dei reattori della linea fanghi del depuratore di Viareggio nessun investimento importante ex-novo) reale riduzione dei costi sia in termini economici che ambientali - creazione di una sinergia fra ciclo acque e ciclo rifiuti con il processo di codigestione e ottimizzazione gestionale dell impianto di depurazione acque inserimento del digestato quale fonte di nutrienti sul mercato dei fertilizzanti, con recupero di materia e produzione di fertilizzanti organici rinnovabili trattamento FORSU vicino al luogo di produzione (diminuzione sia dei costi di trasporto che del traffico veicolare e quindi del conseguente inquinamento) ottimizzazione del recupero energetico ed efficientamento energetico dell impianto di co-digestione e di depurazione DIEF fertilizzanti organici rinnovabili 20 NlH2/kgTS 300 NlCH4/kgTS 450 kw per tonnellata di FORSU Mancati smaltimenti e costi di conferimenti dei fanghi e del digestato

13 DIEF Grazie per l attenzione! Progetto BIO2Energy Bioidrogeno e Biometano da codigestione anaerobica di FORSU, produzione di fonti energetiche e fertilizzanti rinnovabili per l'efficientamento di impianti di pubblica utilità Prof. Ing. Ennio Antonio Carnevale DIEF - Dipartimento di Ingegneria Industriale Università degli Studi di Firenze ennio.carnevale@unifi.it info@bio2energy.it