Conoscenze tecnico-scientifiche che il personale addetto alla gestione degli impianti di biogas deve possedere

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1 Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria Conoscenze tecnico-scientifiche che il personale addetto alla gestione degli impianti di biogas deve possedere Silvana Castelli Convegno Gestione delle biomasse e dei processi per la produzione di energia Sabato 10 novembre

2 Biomassa e produzione di energia Le biomasse hanno il vantaggio di poter essere trasformate in numerosi vettori energetici e di poter produrre in modo modulabile e in cogenerazione sia elettricità che calore. Settori di provenienza Comparto agroforestale Industria di trasformazione Riciclo della FORSU 2

3 Biomassa e produzione di energia Per ottimizzare il processo di trasformazione della biomassa in energia e per compiere scelte imprenditoriali sostenibili occorre conoscere, per ciascun settore di provenienza, Comparto agroforestale Industria di trasformazione Riciclo della FORSU Caratteristiche bromatologiche e fisiche Disponibilità in termini di quantità e continuità del rifornimento Valore economico e costi derivati dal suo utilizzo 3

4 Composizione Fonte: Malpei 2010 Microfibrille Cellulolasa (Mono\Dicotiledoni) 40-45% cellulosa 35-45% emicellulosa 15-25% lignina I materiali lignocellulosici rappresentano una componente abbondante degli scarti dei settori agro-alimentari e nei rifiuti solidi urbani (frazione biodegradabile e scarti di potatura verde urbano) 4

5 Biomasse: pre-trattamenti Trattamento Autore Biomasse Condizioni test anaerobico Risultati Laccase+Cellul.+Hemic. Biofibers Batch (20h+37d 52 C) No effects Bruni et al. Steam+H 3 PO 4 +Laccase digested Batch (15min+20h+37d 52 C) +24% biogas 2010 Steam+NaOH+Laccase manure Batch (15min+20h+37d 52 C) +69% biogas Control Batch (37d 35 C) mlch 4 /g VS SHS+Lignin peroxidase Batch (8h+37d 35 C) +29% \ mlch 4 /g VS SHS+Manganese peroxidase Batch (8h+37d 35 C) +42% \ mlch Panicum 4 /g VS Control Batch (20h+37d 35 C) mlch vergatum 4 /g VS SHS+1263U Pectate lyase Frigon et al. Batch (Overn.+37d 35 C) 07% \ mlch (SHS = summer 4 /g VS SHS+2525U Pectate lyase 2011 Batch (Overn.+37d 35 C) +36% \ mlch harvested 4 /g VS SHS+6313U Pectate lyase Batch (Overn.+37d 35 C) +40% \ mlch swichgrass) 4 /g VS Control Batch (Overn.+37d 35 C) mlch 4 /g VS SHS+10U Poly galacturonase Batch (Overn.+37d 35 C) 53% \ mlch 4 /g VS SHS+50U Poly galacturonase Batch (Overn.+37d 35 C) +72% \ mlch 4 /g VS 5

6 Filiera biogas Fase I Fase II Fase III Fase IV Approvvigionamento e produzione Raccolta. conservazione Digestione anaerobica Upgrading biometano Prodotti finali Cogenerazione Periodo Gestione Clima di raccolta della coltura Varietà COLTURE SOTTOPRODOTTI Tecnologia di raccolta BIOMASSA Conservazione Tipologia digestore Condizioni di processo SUBSTRATO DI FERMENTAZIONE BIOGAS Distanza Normativa Disponibilità Trattamenti Additivi Composizione substrato Trattamenti DIGESTATO Stoccaggio Utilizzo agronomico 6

7 Filiera problematiche riscontrate Fase progettuale Studio del territorio e compatibilità ambientale Piano di approvigionamento disponibilità entro 70KM Quantificazione delle rese potenziali Sostenibilità input energetici/output Fase esecutiva Dimensionamento Tecnologia Richiesta autorizzativa Fase di esercizio Gestione delle biomasse coltivazione, raccolta,conservazione,trasporto Gestione dell impianto e dei prodotti 7

8 Filiera biogas: problematiche riscontrate Biomasse di scarsa qualità in ingresso (insilati di bassa qualità) Tarature dei sensori in fase di start-up (livelli, pompe) Gestione caricamento dei solidi (materiale estraneo nei solidi in ingresso, cassoni in ferro soggetti ad usura Temperatura digestore (alte in estate) Ottimizzazione sistemi di miscelazione (consumi, rese del processo, flessibilità impianti) Unità di cogenerazione Il processo biologico rappresenta in ogni caso uno degli aspetti più delicati nella gestione dell impianto 8

9 Filiera biogas: efficienza del sistema L efficienza del sistema è un prerequisito indispensabile per sostenere lo sviluppo del settore, che si deve avvalere di tecnologie sempre più innovative Questo può realizzarsi con operatori preparati a gestire le migliori tecnologie disponibili a livello di singola impresa e di filiera 9

10 Obiettivi Master Preparare figure specializzate per soddisfare le esigenze delle aziende agricole, industriali e del settore rifiuti, che intendono orientarsi verso la produzione di energia da fonti rinnovabili - Favorire l introduzione di tecniche e processi innovativi, sempre più efficienti in un ottica di sostenibilità energetica, economica, ambientale. Contatto continuo con la realtà produttiva - Creare una rete di relazioni tra ricerca, formazione, enti pubblici e mondo produttivo per favorire il trasferimento delle conoscenze 10

11 Favorire l introduzione di tecniche e processi innovativi Incremento quali/quantitativo biomassa Miglioramento efficienza input energetici Analisi territoriale e ricerca sottoprodotti Analisi matrici Valutazione trattamenti (enzimi, additivi) Microflora associata al processo ed in risposta ai trattamenti della biomassa 11

12 Stimolare ricerca e sviluppo Analisi digestato da differenti fonti e valutazione efficienza utilizzo: substrato coltivazione spandimento in campo pirogassificazione (proprietà biochar) Sfruttamento CO2 \ energia termica per: reattori alghe (biorefinery) fertilizzazione serre (> attività rubisco) rete biometano Fonte: Jenbacher 2008 Fonte: Az. Agr. Biancardi Fonte: Kratzeisen

13 Le filiere agro-energetiche più diffuse 1) Fermentazione anaerobica di reflui zootecnici e/o biomasse fermentescibili con produzione di biogas che alimenta motori alternativi cogenerativi di elettricità-calore (CHP) 2) Processi termochimici di biocombustibili ligno-cellulosici convertiti di norma direttamente in energia termica (combustione) o, più raramente (gassificazione), in vettori energetici (bio-oli, biochar, syngas) 3) Filiera biocarburanti (bioetanolo, biodiesel) In futuro raggiungere un integrazione più stretta delle filiere in un contesto di «bioraffineria» 13 13

14 Master Bioenergia I edizione II edizione III edizione IV edizione V edizione A chi si rivolge: Laureati in scienze agrarie e forestali, biologia e biotecnologie Laureati in ingegneria Laureati in chimica 14

15 Multidisciplinarietà delle bioenergie Agronomia e zootecnia Microbiologia Ingegneria meccanica Ingegneria energetica Termotecnica Normative e Inventivazioni Bioenergie Chimica e fisica agraria Economia e finanza Organizzazione dei processi produttivi e della filiera 15

16 Docenti (università) DI.PRO.VE. Facoltà di Agraria Università degli Studi di Milano DISTAM Facoltà di Agraria Università degli Studi di Milano Istituto di Ingegneria Agraria Facoltà di Agraria Università degli Studi di Milano DEPAAA Facoltà di Agraria Università degli Studi di Milano VSA Facoltà di Medicina Veterinaria Università degli Studi di Milano Politecnico di Milano Prof. Tommaso Maria Maggiore Prof. Fabrizio Adani Dott. Luca Bechini Prof. S. Bocchi Dott.ssa Giuliana D'Imporzano Dott. Pietro Marino Gallina Dott. Marco Negri Prof. Daniele Giuseppe Daffonchio Prof. Francesco Molinari Prof. Marco Fiala Prof. Pierluigi Navarotto Dott. Stefano Corsi Prof. Roberto Canziani T.e.S.A.F. Università degli Studi di Padova Dott. Diego Gallo 16

17 Docenti (centri ricerca) IBBA (Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria) CNR ISTM (Istituto di Scienze e Tecnologie Molecolari CNR IVALSA (Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree) CNR CERIS (Istituto di Ricerca sull Impresa e lo Sviluppo) CNR CRA (Consiglio per la Ricerca e la sperimentazione in Agricoltura) Dott. Diego Breviario Dott. Aldo Ceriotti Dott. Sergio Mapelli Dott.ssa Silvana Castelli Dott. Cesare Sala Dott.ssa Francesca Sparvoli Dott. Alessandro Vitale Dott.ssa Nicoletta Ravasio Dott.ssa Federica Zaccheria Dott. Raffaele Spinelli Dott.ssa Serena Pontoglio Dott. Gianni Facciotto ENEA Centro di Ricerche Casaccia Dott.ssa Marinella Broglia CTI Comitato Termotecnico Italiano Dott. Antonio Panvini 17

18 Docenti (professionisti del settore) Enel S.p.A. - Ricerca e Sviluppo (Gestore elettrico) Dott. Francesco De Luca Dott. Silvia Lattanzi Dott. Nicola Rossi Gruppo Mossi & Ghisolfi \ Chemtex (Biocarburanti) Dott. Ing. Dario Giordano Dott. Paolo Torre Acqua & Sole S.r.l. (Landfill biogas) Dott. Gilberto Garuti Regione Veneto Dott. Massimiliano Rossi Studio Nichetti (Cosulenza e progettazione impianti a biogas) ARS Ambiente S.r.l. (Settore rifiuti urbani e industriali). Dott. Eugenio Nichetti Dott. Giorgio Ghiringhelli AB Energy S.p.A. (Cogenerazione industriale) Dott. Angelo Baronchelli 18

19 Esercitazioni in aula 19

20 Esercitazioni in laboratorio 20

21 Visite impianti \ Tirocini aziendali 21

22 Progetti e casi studio attivati Individuazione di indici di efficienza tecnica produttiva nel settore del Biogas Biogas agricolo: l applicazione di un modello imprenditoriale in Regioni diverse in funzione della gestione del digestato (con ErgycaBiogas ) Progettazione e sviluppo impianto modello di Biogas Mezzana Bigli (Pavia) 22

23 Quaderni del Master QUADERNI DEL MASTER MASTER WEB SITE FREE ACCESS Elaborati dei progetti Recensioni bibliografiche Workshop/Convegno PPT/Documento Pubblicazione ISI COMITATO COORDINAMENTO TUTOR GRUPPO DI LAVORO RAPP INTERMEDIO) RAPP) CONFINE MASTER PRODOTTI FINALI Modulo 1 Modulo 2 Modulo Modulo n GIUDIZIO LAVORO ELABORAZIONE PRODOTTO FINALE 23

24 Quaderni del Master Indice Quaderni del Master n.1: di prossima uscita 1) La produzione di FORSU in Italia 2) Pretrattamenti della FORSU per la produzione di Biogas 3) Problematiche normative 4) Applicazioni operative di utilizzo della FORSU per la produzione di biogas 5) Sinergie fra compostaggio e digestione anaerobica 6) Problematiche della produzione di biometano 24

25 Sito on-line 25

26 Sezione dedicata alle aziende - Offerta attività di selezione del personale - Approfondimenti e discussioni su tematiche tecniche da parte dell azienda 26

27 Dati del Master Opportunità: molte aziende hanno già sostenuto l attività a diverso titolo. il master è stato individuato come opportunità formativa dalle aziende di settore. il 40% dei partecipanti proviene dall azienda presso la quale opera. Il 70% di coloro che cercavano un impiego ha trovato una collocazione 27

28 Grazie per l attenzione!...e a tutti coloro che hanno contribuito al master 28 28