Effetto della cavitazione idrodinamica su sottoprodotti agroindustriali utilizzabili in digestione anaerobica

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1 CONVEGNO La ricerca applicata nel campo della valorizzazione dei rifiuti ed i sistemi di gestione integrata, alla luce degli obiettivi strategici europei cavitazione idrodinamica agroindustriali utilizzabili in digestione anaerobica, Claudio Fabbri, Sergio Piccinini Centro Ricerche Produzioni Animali Reggio Emilia 5 Novembre 2015, Sala Ravezzi 2 Hall Sud Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.

2 Tecniche di pretrattamento Obiettivi Riduzione dei costi e maggiore flessibilità della DA riduzione/ottimizzazione nell uso di biomasse approvvigionamento di sottoprodotti agro industriali (paglia, sanse, etc ) abbassamento dei costi di gestione dell impianto ottimizzazione della miscelazione miglioramento globale del processo fermentativo

3 Tecniche di pretrattamento Obiettivi Effetto del pretrattamento sulle biomasse a) substrato senza pretrattamento b) incremento nella velocità di produzione di biogas c) aumento nella quantità di biogas prodotto d) incremento della velocità di produzione e della quantità di biogas Adattamento da Montgomery et al. (2014) IEA Task 37 Technical Brochure.

4 Tecniche di pretrattamento Panoramica Fisico Chimico Biologico Combinato Meccanico Termico Disintegrazione elettrocinetica Acido Basico Microbiologico Enzimatico Estrusione Steam Explosion Termochimico Ultrasuoni Cavitazione idrodinamica

5 Cavitazione idrodinamica controllata Pilli et al. (2011), Ultrasonics Sonochemistry Lehne et al. (2001) Water Science and Technology, 43(1) Three ES S.r.l.

6 Come valutare i pretrattamenti Informazioni ottenute COD,sCOD test in batch viscosità, granulometria test in continuo impianto pilota Tempo e investimento nella sperimentazione scala reale

7 Procedura sperimentale VINACCE ESAUSTE SANSA DI OLIVA Miscela biomassa+acqua: 7,5 8% ST Condizioni di cavitazione: Hz, A, 1 2 atm di pressione Energia Specifica: Vinaccia esausta: 245 kj/kgst Sansa di oliva: 375 kj/kgst

8 Procedura sperimentale TEST BMP (ISO 11734:2004) SM=Sensore manometrico EV=Elettrovalvola MM=Misuratore massico AG= Analizzatore gas GRANULOMETRIA A UMIDO

9 Test BMP: Vinaccia esausta cavitata (245 kj/kgst) 126,8 Nm 3 CH 4 /tsv 116,5 Nm 3 CH 4 /tsv + 8,5%

10 Analisi granulometrica: Vinaccia esausta cavitata (245 kj/kgst) Distribuzione percentuale dei solidi totali nelle varie classi granulometriche (mm) > 5 3,15 < F <5 2 < F <3,15 1 < F < 2 0,5 < F < 1 0,3 < F < 0,5 0,3 < F < 0,1 < 0,1 Non trattato 27,47 17,56 10,70 15,92 11,41 6,13 5,40 5,40 Cavitato 0,71 1,50 5,27 16,47 11,93 7,54 15,51 41,08

11 Analisi granulometrica: Vinaccia esausta cavitata (245 kj/kgst) VINACCIA ESAUSTA (NON TRATTATA) VINACCIA ESAUSTA (CAVITATA) > 5mm 3,15 5mm 2 3,15 mm 1 2 mm

12 Test BMP: Sansa di oliva (375 kj/kgst) 369,2 Nm 3 CH 4 /tsv 281,7 Nm 3 CH 4 /tsv + 30%

13 Analisi granulometrica: Sansa di oliva (375 kj/kgst) Distribuzione percentuale dei solidi totali nelle varie classi granulometriche (mm) > 5 3,15 < F <5 2 < F <3,15 1 < F < 2 0,5 < F < 1 0,3 < F < 0,5 0,3 < F < 0,1 < 0,1 Non trattato 0,27 0,61 3,83 16,54 18,73 15,68 22,13 22,20 Cavitato 0,21 0,37 5,19 11,50 13,09 9,75 29,26 30,63

14 Principali soluzioni impiantistiche Installazione in ricircolo BIOMASSE IN INGRESSO Installazione in linea (tra due digestori) CAVITAZIONE BIOMASSE IN INGRESSO CAVITAZIONE Installazione al carico BIOMASSE SOLIDE IN INGRESSO CAVITAZIONE digestato chiarificato

15 Conclusioni e prospettive future Vinacce esauste: aumento nella quantità (+8,5%) e nella cinetica di produzione di metano e riduzione nella grandezza dei solidi. Sansa di oliva: 30% in più di metano rispetto alla matrice non trattata. Pretrattamento applicabile a sottoprodotti agro industriali, rifiuti organici, FORSU. Benefici nella produzione di biogas e miglioramento globale in impianto (miscelazione, inferiori manutenzioni) Necessari ulteriori studi per definire le condizioni operative della controllata (energia specifica applicata, specificità sui substrati)

16 Ricerca Industriale E un laboratorio dedicato alla Ricerca Industriale Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna Sezione AMBIENTE ed ENERGIA

17 Grazie per l attenzione CONVEGNO La ricerca applicata nel campo della valorizzazione dei rifiuti ed i sistemi di gestione integrata, alla luce degli obiettivi strategici europei m.garuti@crpa.it 5 Novembre 2015, Sala Ravezzi 2 Hall Sud Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.