Il contributo del biometano e della digestione anaerobica alla circular economy

Transcript

1 Dagli scarti al biometano Traiettorie concrete per un settore in espansione Palazzo Lombardia Milano 14 Maggio 2018 Il contributo del biometano e della digestione anaerobica alla circular economy Francesca Malpei, Viola Corbellini POLITECNICO DI MILANO - Sezione ambientale

2 Circolarità digestione anaerobica a biogas - I BIOGAS, resa energetica = 90% sul biodegradabile Energia elettrica e termica, rinnovabile S Ammendante/fertilizzante organico, struvite, (NH 4 ) 2 SO 4, P

3 Circolarità digestione anaerobica a biogas - II BIOGAS, resa energetica = 90% sul biodegradabile Energia elettrica e termica rinnovabile S Polimeri (proteine o carboidrati) estratti da biomassa/granuli Proteine, P, N, K, acidi organici, sostanze chimiche di interesse (alcaloidi, principi attivi )

4 Circolarità biometano da digestione anaerobica BIOGAS UPGRADE BIOMETANO S BIO CO 2 Metano, chemicals (urea, polimeri), uso alimentare, estintori,.. Ammendante/fertilizzante organico, struvite, (NH 4 ) 2 SO 4, P

5 Digestione anaerobica - Energia primaria nel 2016 (1 ktoe = 11,6 GWh) fonte: BIOGAS BAROMETER EUROBSERV ER, Energia primaria (GWh/anno) Discariche 4.641,2 Fanghi civili e industriali 672,8 Altro ,3 Totale ,2 Energia elettrica (GWh/anno) 8.258,7

6 Per produrre 1 metro cubo metano? Buccette pomodoro (28% SV) Cellulosa/emicellulosa (100 %SV) Liquame Bovino (8 % SV) Liquame suino (3 SV %) Fanghi depurazione (4% SV) Microalghe (4 % SV) Rifiuto organico selez. (20% SV) kg tal quale/stm3ch4 kg tal quale/nm3ch4

7 Biometano in Italia Dati SNAM su allacciamenti tratto da: Daniele Agosto, SNAM

8 Biometano in Italia Dati SNAM Smc biometano/anno se tutti a buon fine e con immissione reale come da richiesta trasporto tratto da: Daniele Agosto, SNAM

9 Biometano in Italia Dati SNAM Smc biometano/anno Stime Piattaforma Tecnologica Nazionale Biometano (2016)* Discarica UM: 10 9 m 3 /anno Fanghi Frazione organica Biometano da settore agricolo *integrate con dati da European Biogas Association State of the Art and Future Prospects of Biogas and Biomethane in Europe Bruno Deremince Technical and Project Officer 21st of April 2017, Bologna tratto da: Daniele Agosto, SNAM

10 Biometano in Italia - Dati SNAM su origine da: Daniele Agosto, SNAM

11 Focus su metano da fanghi depurazione in Italia (Nm 3 CH 4 /anno) Eurobserver Biogas Barometer , GSE ISPRA ton fanghi/anno Piattaforma Biometano

12 Nm3CH4/anno/residente Produzioni medie nazionali di metano da fanghi, per residente (elaborazione su dati Eurobserver Biogas Barometer 2013) ITALIA: 0,96 = 2,6 L CH 4 /residente/giorno

13 Nm3CH4/anno/residente Produzioni medie nazionali di metano da fanghi, per residente (elaborazione su dati Eurobserver Biogas Barometer 2013) 12 BMP fanghi primari (L CH4/kgSVin) ITALIA: 0,96 = 2,6 L CH 4 /residente/giorno Australia (Zhang et al, 2016) Danimarca (Gavala et al., 2003) Canada (Elbeshbishy et al., 2012) Italia (Fabbrica della Bionergia, Labo Rozzi, 2015) Italia (Fabbrica della Bionergia, Labo Rozzi, 2015) Australia (Peces et al, 2016)

14 ...riutilizzo della CO 2? Chemicals/Commodity Crescita organismi autotrofi Biometano Sun at al. (2015)

15 Metanazione per via biologica o chimica Biologica Metanigeni idrogenotrofi (Archea) già presenti in DA Condizioni operative: P = ambiente T = C Chimica Processo Sabbatier Condizioni operative: P >10 bar T = C Applicabile anche a syngas o per power to gas

16 Upgrading biologico via idrogenotrofica Sperimentazioni in corso al Politecnico di Milano (DICA e Polo Cremona) su digestione anaerobica fanghi in situ In situ- Sludge C Entro 2018: pilota ex situ operativo presso impianto di depurazione di S.Giuliano Ovest (Gruppo CAP) gas bag H 2 PERFORMWATER2030 Platform for Integrated Operation Research and Management of Public Water towards 2030 (POR , Call Attivazione Percorso Sperimentale Accordi R&S&I)

17 Metanogenesi idrogenotrofa: bilanci per ID Bilancio energetico dell upgrading in situ di biogas da fanghi civili ( AE, primario e secondario, SRT = 6 d) Elettrolizzatore H 2 e O 2 Immissione H 2 nel digestore upgrading via metanogenesi idrogenotrofa (90%CH 4-10%CO 2 ) Recupero di O 2 per la fase di areazione nel comparto biologico linea acque kwh el /d dal biometano (+50% a pari η CHP ) +707 kwh el /d risparmiati in aerazione (- 29%) kwh el /d consumo elettrolizzatore Surplus energetico da rinnovabili fluttuanti eolico/solare: Al 2050 in Italia: 51 TWh/y (Guandalini et al. 2017)

18 Grazie per l attenzione francesca.malpei@polimi.it

19 Numerosità impianti di upgrading nel mondo Germany United Kingdom Sweden Switzerland France The Netherlands 33 Austria Denmark South Korea 61 Norway Finland Brazil 80 Numero di impianti di upgrading per paese al 2016 Fonte dati : IEA Task 37 (

20 Diffusione delle diverse tecnologie di upgrading Water Scrubber Membrane Chemical Scrubber PSA Organic physical scrubber 91 Other+unknown 116 Cryogenic upgrading Tipologia di impianti, dati al 2016 Fonte dati : IEA Task 37 (