PIANO DEL SISTEMA CONFINDUSTRIA EMILIA-ROMAGNA VERSO INDUSTRIA 4.0 GREEN UP IMPRESE VERSO UN ECONOMIA SEMPRE PIÙ CIRCOLARE. Parma, 24 febbraio 2017

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1 PIANO DEL SISTEMA CONFINDUSTRIA EMILIA-ROMAGNA VERSO INDUSTRIA 4.0 GREEN UP IMPRESE VERSO UN ECONOMIA SEMPRE PIÙ CIRCOLARE Parma, 24 febbraio 2017 GREEN UP-ER SEMINARI - Operazione Rif. PA. N /RER, approvata dalla Regione Emilia-Romagna con DGR n. 1450/2016 del 12/09/2016 e finanziata con fondi POR FSE 2014/ Obiettivo tematico 8

2 Tecnologie e soluzioni a sostegno dell economia circolare Agos&no Gambaro-a

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4 Chi siamo Il CIDEA è un Centro Interdipartimentale dell Università di Parma finalizzato allo sviluppo di attività di ricerca industriale e trasferimento tecnologico nel campo dell Energia e dell Ambiente e come tale è accreditato nella Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia Romagna (DGR 762/2013). Afferiscono al Centro cinque Dipartimenti: 1. Dipartimento di Ingegneria e Architettura 2. Dipartimento di Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale ENERGIA AMBIENTE ECONOMIA DATI 3. Dipartimento di Scienze Economiche e Aziendali 4. Dipartimento di Scienze degli Alimenti e del Farmaco 5. Dipartimento di Scienze Matematiche, Fisiche ed Informatiche

5 Circolarità: Energia & Materia

6 Energia Nei processi di trasformazione l energia, pur conservandosi, accumula entropia e perde capacità di fornire lavoro. Tale mutamento di stato è irreversibile senza aggiunta di nuova energia a bassa entropia, tanto nei sistemi naturali, dove essa proviene direttamente dal sole, quanto nei sistemi artificiali. Il flusso di energia non può dunque che essere lineare, con un aumento dell entropia, dalle temperature alte alle basse. Ne consegue che il progetto dell economia circolare è realizzabile soltanto con l uso delle energie rinnovabili.

7 Materia La materia cambia forme, formule ed aggregazioni, ma per essa non esiste il muro invalicabile dell aumento di entropia. Nei processi industriali tradizionali la materia si disordina, conserva la massa ma alla fine si trasforma in rifiuto. Perde ordine, quello ad esso assegnato, ma ne assume un altro. È del tutto possibile recuperare la materia da qualsiasi livello di disordine purché si disponga di energia sufficiente.

8 In Natura tutto è circolare: non esistono consumatori ma utilizzatori Waste doesn t exist in Nature

9 In Natura tutto è circolare Produce Consume Re-introduce

10 Un esempio: il ciclo del Carbonio Sun food biomass fuels Production (photosynth.) death respiration combustion aerobic degradation CO 2 + H 2 O + others (*) anaerobic degradation CO 2 + CO + CH 4 + others (*) Consumers respiration Microorganisms death (*) inorganic compounds (N, P, K)

11 Ma imitare la Natura richiede Processi complessi ed integrati Consume Produce Re-introduce

12 Circolare non vuol dire più costoso ma richiede di fare sistema integrando soggetti e competenze diverse Consume Produce Re-introduce

13 Un esempio: una rete tradizionale Fuel Electricity Heating Cooling Energy plant BOILER SPACE HEATING ELECTRIC GRID HOT WATER GAS NETWORK SPACE COOLING CHILLER LIGHTING & APPLIANCE

14 ed una Smart Grid SUN AIR GROUND Radiation Fuel Electricity Heating Cooling SOLAR PHOTOVOLT. (PV) HEAT PUMP (GSHP and ASHP) Energy plant AUXILIARY BOILER (AB) SPACE HEATING ELECTRIC GRID SOLAR THERMAL (SH) COGENERATOR (CHP) HOT WATER GAS NETWORK DISTRICT HEATING ABSORPTION CHILLER (ABS) AUXILIARY CHILLER (AC) SPACE COOLING LIGHTING & APPLIANCE

15 Produrre e consumare CH 4 con processi CO 2 -neutral Trasformazioni biologiche (fermentazione anaerobica) Substrates and byproducts Trasformazioni termochimiche (gassificazione) Solid biomass Power-to-gas Energy from RES Condi3oning Condi3oning Anaerobic fermenta3on Thermo-chemical gasifica3on Water electrolysis Gas cleaning/ condi3oning H 2 CO 2 CHP Synthesis: metana3on Synthesis: metana3on Biogas condi3oning Biogas condi3oning PtG Methane condi3oning Biomethane/biogas Biomethane/biogas PtG Methane Source: Otten, Krassowski et al. Erdgas und erneuerbares Methan, Springer 2015

16 Power-to-gas Energia solare/eolica utilizzata per l elettrolisi di H 2 O per produrre H 2 che reagisce quindi con CO 2 per formare CH 4. Biomass Fermentation Biogas Biogasprocessing Fertilizer Combined Heat and powerplant Heat Power CO 2 Gas network Further uses surplus electrical. power Electrolysis H 2 Biological Methanisation CNG, LPG vehicles Mobility H 2 O O 2 H 2 O 3H 2 + CO CH 4 + H 2 O (g) 4H 2 + CO 2 CH 4 + 2H 2 O (g) H 2 O (g) + CO H 2 + CO 2 ΔH r = 206kJ / mol ΔH r = 165kJ / mol ΔH r = 41kJ / mol Source: Otten, Krassowski et al. Erdgas und erneuerbares Methan, Springer 2015

17 Power-to-fuels Perchè non in combinazione con impianti termoelettrici per produrre bio-fuels? Coal Electricity Oxyfuel-Power Plant C+O 2 è CO 2 Flue gas (80% CO 2 ) CO 2 cleaning O 2 CO 2 Electricity 2H 2 O Electroliser 3H 2 O è 3H 2 +1,5O 2 3H 2 H 2 O Methanol Synthesis CO 2 +3H 2 è CH 3 OH+H 2 O CH 3 OH Fuel Synthesis CH3OH è (-CH 2 -)+H 2 O Source H. P. Lenz, MTZ, 75Jahre Jubiläumsausgabe 2014

18 Frazione organica dei Rifiu3 Solidi Urbani Fanghi da impian3 tratamento acque Waste-to-Fuel Metanazione Upgrading biogas Saccarificazione Fermentazione Gassificazione Fermentazione syngas Liquefazione Idrogenazione bio-olio P R O G R A M M A ORE 9.00 ORE WELCOME COFFEE SESSIONE II REGISTRAZIONE PARTECIPANTI LE OPPORTUNITÀ E LE PROSPETTIVE Introduce e coordina ORE Stefano Valentini Coordinatore BioMethER LIFE+ - Aster Introducono Lorenzo Frattini presidente Quali prospettive per il biometano in autotrazione Legambiente Emilia Romagna Alessandro Tramontano presidente Consorzio Ecogas Palma Costi Assessore attività Impianto di compostaggio a Finale Emilia - produttive e piano energetico Produzione di biometano da frazione organica dei rifiuti Regione Emilia-Romagna Paolo Ganassi Direttore dei servizi ambientali - Aimag L impianto di produzione di biometano a Pinerolo ORE 9.50 Marco Avondetto direttore del settore SESSIONE I Igiene ambientale di Acea Pinerolese Industriale spa LO STATO DELL ARTE E IL RUOLO DELLE BIOENERGIE L economia circolare Ladurner: NEL NUOVO SISTEMA dai rifiuti al biocarburante per l autotrazione ENERGETICO ITALIANO Andrea Miorandi Responsabile concessioni Ladurner SEGRETERIA ORGANIZZATIVA Coordina Legambiente Emilia Romagna Katiuscia Eroe responsabile SESSIONE III info@legambiente.emiliaromagna.it energia Legambiente IL CONTRIBUTO DEL MONDO AGRICOLO Coordina Quadro normativo CONFERENZA sul NAZIONALE Beppe Croce responsabile agricoltura Legambiente biometano e sottoprodotti Sofia Mannelli presidente LNG Valtellina Logistica Sostenibile - Sostenibilità Chimica Verde Bionet ambientale e responsabilità sociale in Valtellina Tito Baldelli Responsabile area LNG Valtellina Stato dell arte - gli impianti di biogas e biometano Biometano per uso agricolo, potenzialità e vincoli Sergio Piccinini CRPA Paolo Carnemolla presidente Federbio Reggio Emilia Il ruolo delle biomasse di origine Il sistema di incentivazione agricola per lo sviluppo del biometano del biometano Ezio Veggia Vice presidente Confagricoltura Francesco Sperandini Biometano nell ambito della Presidente e amministratore bioeconomia italiana europea delegato del GSE Fabio Fava Università di Bologna, La piattaforma del biometano rappresentante Commissione EU, Piero Gattoni presidente Sviluppo, prospettive presidente e opportunità CTS Ecomondo per la lotta ai Consorzio Italiano Biogas e piattaforma nazionale sul biometano cambiamenti climatici e l economia circolare in Italia MAIN SPONSOR SPONSOR Biometano Bioetanolo Diesel/Jet fuel Diesel/benzine Frazione dei rifiu3 ricche in materie plas3che Pirolisi Idrogenazione bio-olio Diesel/benzine Rifiu3 indifferenzia3 Gassificazione al plasma Diesel/Jet fuel Source ENI

19 Plant-Biofuel IC engine Analisi dei Processi e delle Filiere Efficiencies 1% 50% 25% =0.125% PV-Hydrogen-Fuel cell Efficiencies 15% 70% 90% 50% 80% =3,78% PV-Electrical energy-battery Efficiencies 15% 95% 90% 80% =12,8% Source: Braess, Seiffert, VW, Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 7. Auflage, 2013

20 Conclusioni L introduzione di una logica circolare può portare diversi vantaggi: Benefici economici: riduzione dei costi di approvvigionamento di materie prime ed energia e dei costi di smaltimento di sottoprodotti e rifiuti realizzazione di indotto e sinergie tra le imprese Benefici ambientali: riduzione dei consumi di risorse, di emissioni inquinanti e di rifiuti Benefici Sociali: occupazione (green jobs) scambi culturali (sharing economy)

21 Conclusioni infinite soluzioni e tecnologie per rendere circolari i processi è possibile coniugare riduzione degli impatti sull ambiente con riduzione dei costi non esiste però una Soluzione, occorre una analisi tailored dei processi e delle filiere certamente sono necessari processi complessi che richiedono una integrazione di competenze e di soggetti diversi integrazione Industria-Enti di Ricerca per R&D, sviluppo impianti pilota, sperimentazione, raccolta dati

22 Aspetti Sociali Qualità della vita Sostenibilità Ambiente Fattibilità Etica Costi Sviluppo sostenibile quando le soluzioni ai problemi di oggi non creano i problemi di domani.