Biocombustibili solidi ottenuti da trattamento termico della biomassa

Transcript

1 Biocombustibili solidi ottenuti da trattamento termico della biomassa Andrea Maria Rizzo FORLENER WORKSHOP Verso produzioni sostenibili e di qualità: cippato, pellet di legno e densificati da biomasse agro-forestali Venerdì 12 maggio 2017 Lario Fiere, Erba (CO)

2 Biocombustibili solidi ottenuti da trattamento termico della biomassa Andrea Maria Rizzo RE-CORD Renewable Energy Consortium for Research and Development Florence, Italy 2

3 Sommario 01 Introduzione Panoramica sui prodotti da trattamento termico Esempi di impianti Conclusioni 3

4 01 Introduzione

5 Generalità Torrefazione Bassa T ( C) Breve tempo di residenza (decine di minuti) Processo a p atmosferica Miglioramento sostanziale della macinabilità Aumenta la densità energetica Resa in solido 80-90% Carbonizzazione T > 300C Autoterma (calore fornito internamente) vs Alloterma (calore fornito esternamente) In pressione / p atm Processi batch / continui Possibilità di recupero dei gas per processo o generazione di energia termica Resa in solido 15-35% Carbonizzazione Idroterma (HTC) Processo in ambiente liquido (acqua) Ideale per feed umidi Pressione bar e T C Tempo di residenza h Resa in solido fino a circa 50%-60% 5

6 Generalità alcuni ambiti applicativi Torrefazione ENERGIA Combustione (++) Co-combustione (+++) PRODOTTI Trattamenti superficiali in arredo/edilizia/lavorazione legno (-) Carbonizzazione PRODOTTI Metallurgia (+++) Carboni attivi (++) Barbecue (+) ENERGIA Combustione domestica LDC (+) Carbonizzazione Idroterma (HTC) ENERGIA Co-combustione (+) Trattamento rifiuti organici (-) Carboni attivi (-) 6

7 02 Panoramica sui prodotti da trattamento termico

8 Confronto tra le proprietà HTC < < No No Source: CanmetENERGY Natural Resources Canada 8

9 Esempi di materiale torrefatto 9

10 Carbone vegetale - usi Industriale Metallurgia Carboni attivi e filtrazione Industria chimica Industria del cemento Domestico Alimentare Cucina Riscaldamento Usi speciali Ammendante Industria alimentare Mangimistica Farmacologia Pigmenti 10

11 Carbone vegetale - mercato EUROPA (EU-27) Consumo tot: Mt/anno Produzione tot: 0.4 Mt/anno IMPORT 1 Mt/anno per un valore di circa 500 M /anno World charcoal production (FAO): 51.7 Mt/y fonte: FAO-FAOSTAT, Wood Charcoal Trade Statistics, vol. 1, p. 56, 2014 ITALIA Il BEN riporta che Mt/anno di produzione. La FAO stima 0.07 Mt/anno di consumo. 11

12 Carbone vegetale - tecnologie e scale La scelta dipende dal tipo di prodotto (BBQ, metallurgia, biochar..) e dal relativo mercato Forni tradizionali RE-CORD (CarbOn) Lambiotte Processo Batch (RT: giorni) Efficienza: 8-12% Dimensione biomassa: tronchi Autotermico gas pirolitici dispersi Basso CAPEX/manodopera elevata Taglie medio/grandi Processo continuo(rt: 5h) Efficienza: 24 % Dimensione biomassa: piccola Autotermico energia termica da gas Basso CAPEX Taglia piccola (agricola/forestale) Processo continuo (RT: 8h) Efficienza: 25 % Dimensione biomassa: piccola Gas usati per processo Alto CAPEX Taglia industriale 12

13 Carbone vegetale - tecnologie tradizionali 13

14 Carbone vegetale - barbecue Mercato Internazionale (US) Forte produzione cinese (tecnologie) In crescita in Europa Possibile da residui, a differenza del lump charcoal Lump Briquettes C fisso > 75% 60% Ceneri <8% <18% Umidità <8% <8% Dimensioni Densità di mucchio UNI EN < 10% > 80mm 80% > 20 mm < 7% < 10mm <10% <20mm >130 kg/m3 - Legante - Grado food no rischi 14

15 HTC Progetto EU «NEWAPP» - INGELIA HTC. Bilancio di massa Progetto EU «NEWAPP» - INGELIA HTC. Esempio di caratterizzazione materiale prodotto da potature 15

16 03 Esempi di impianti

17 Impianti - Torrefazione Zilkha (Alabama, US) ton/anno Gruppo di lavoro IEA Bioenergy (Task 32) 17

18 Impianti - Torrefazione Zilkha (Alabama, US) ton/anno 18

19 Impianti - Torrefazione fonte: IEA Bioenergy Task 32, Status overview of torrefaction technologies,

20 Impianti - Carbonizzazione Profagus (DE) o Produzione di carbonella lump ed acido acetico ad elevata purezza o Tar recuperate per fornire calore e produrre aromi/additivi alimentari Impianto produttivo a Bodenfelde (DE) 20

21 Impianti - HTC venture nel mondo Dr. Kruse,

22 Impianti - HTC Ingelia (SE) o Has been one of the first to develop the HTC technology o Ingelia hydrochar has HHV higher than 24 MJ/kg, carbon content higher than 60% and volatile matter between 50 and 70%. o Process water is suitable for biogas production SunCoal Industries (DE) o Patented the CarbonREN process o a wide range of biomass feedstocks can be converted, such as straw, wood chips, rice husks, waste from palm oil and fruit juice mills, bagasse and so on, with a moisture content from 20 to 75% SmartCarbon (DE) o HTC for waste biomass: fermentation residues, sewage sludge, organic fraction of municipal solid waste Ingelia plant in Valencia SunCoal pilot plant One-reactor module in Leonberg, Germany 22

23 Impianti - HTC AVA-CO2 (CH) o AVA cleancoal has a 65% carbon content, a HHV between 25 and 30 MJ/kg and a very small particle size (99% < 300 µm). o Carbon efficiency and net energy efficiency of the process are respectively > 90% and > 70% TerraNova Energy (DE) o HTC for sewage sludge treatment. o can be integrated with an anaerobic sludge digestion plant, fulfilling the HTC heat demand and recycling the excess water from the HTC to the digester. In this way the biogas yield can be increased by an additional 10%. K3-335 HTC-1 Pilot plant in Kaiserslautern, Germany Shinko Tecnos Co. (JP) o From 2007 it built several plants in Asia (Japan, China, Indonesia, Thailand, Sri Lanka) for fertilizer or solid fuel production, processing several kind of feedstock: sewage sludge, hospital waste, MSW, palm empty fruit bunch. 23

24 04 Conclusioni

25 Conclusioni I trattamenti termici permettono di ampliare i campi di impiego di specifiche BM e materie organiche mitigando/migliorando alcune proprietà Miglioramento della logistica (densificazione) Diversificazione del mercato Possibile la valorizzazione in impianti di combustione tradizionali (altrimenti preclusi) Vincoli specifici per i diversi settori di mercato Possibilità di valorizzare materiali organici a basso/nullo valore intrinseco (FORSU/ alcuni agro-residui) 25

26 Grazie per l attenzione Andrea Maria Rizzo andreamaria.rizzo@unifi.it RE-CORD Renewable Energy Consortium for Research and Development Florence, Italy 26