Valorizzazione della paglia M. Niederbacher BTS Biogas

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1 Valorizzazione della paglia M. Niederbacher BTS Biogas

2 Troppa paglia in campo Aumento quantitá di paglia: Varietà con tassi di crescita più alti = più cereali e più paglia per ettaro Riduzione quantità di paglia utilizzata: Ultimi 20 anni 25% delle stalle chiuse Separazione tra produzione di cereali e stalle Bruciare la paglia vietato BTS Biogas

3 Decomposizione in campo ridotta: Varietà vegetali con stagioni più lunghe: = Meno tempo per la decomposizione Fungicida migliori: = protegge paglia dalla decomposizione BTS Biogas

4 Problemi Paglia non decomposta = barriera per le radici MATERASSO Riduzione dei nutrienti disponibili per la crescita delle piante Paglia troppo fitta crea strati anaerobici problemi per le cellule della radice (mancanza di ossigeno) nitrato ridotto a nitrito tossico BTS Biogas

5 Digestione anaerobica Soluzione = Trasformare la paglia in Energia Rinnovabile e Fertilizzante Nutrienti (ad esempio NPK) sono mineralizzati e quindi a disposizione più facilmente. DA valorizza rapidamente la biomassa per la produzione di CO2 e CH4. DA non degrada composti organici complessi - importante per umificazione (ad esempio lignina) che perció rimangono nel digestato e migliorano la fertilità del suolo. Spandere il digestato sul campo chiude il ciclo dei nutrienti e restituisce i nutrienti quando richiesto. BTS Biogas

6 Disponibilità globale Potenziali per l'utilizzo di residui agricoli: Substrato Europa (Mio. t) Mondo (Mio. t) Paglia di frumento Stocchi di mais Paglia di riso Bagassa Source: Biomass&Bioenergy 26 (2004) Mio t/a di paglia = ca. 130 impianti biogas a 1 MWel. BTS Biogas

7 Disponibilità in ITALIA ENEA: 1 ton cereali = 0,6 t grano+ 0,4 t paglia ISTAT: Frumento => ha => 7,3 Mio t grano Orzo => ha => 0,8 Mio t grano TOT => 8,1 mio t grano => 5,4 Mio t paglia frumento ed orzo ENAMA: Paglia disponibile = 3,7 Mio t paglia di frumento ed orzo (Note: Altri 3,6 Mio t di stocchi di mais) BTS Biogas

8 Stocchi di mais (Studio LfL) PRODUZIONE: Produzione stocchi: ca. 10 t ss/ha Recuperabile: ca. 50% => ca. 5 t ss/ha Corrisponde a ca Nm³ CH4 = ca. 10 t silomais BTS Biogas

9 Stocchi di mais - raccolta Sperimentazione LfL 2016: Costi calcolati per raccolta: 80 /t ss (silomais = 110 /t ss) BTS Biogas

10 Disponibilità in ITALIA COLTIVAZIONE DI MAIS > 80% degli impianti COLTIVAZIONE DI CEREALI BTS Biogas

11 Paglia La sfida Alta concentrazione di lignina Alta concentrazione di inerti e impurità (stocchi mais) Alta sostanza secca Sistemi di approvvigionamento non standard Alta richiesta al sistema di pre-trattamento Galleggiamento Bassa degradazione nel digestore BTS Biogas

12 La soluzione Alta sostanza secca => Aggiunta di acqua, digestato, etc. Basso azoto => Aggiunta di sostrati ricchi di azoto = Pollina = Scarti di macellazione = FORSU = Piante ricche in proteine (p.e. erba medica) Alta concentrazione di lignina => pre-trattamento BTS Biogas

13 Composizione biomasse Non digeribile pfom potentzialmente digeribile Potenziale biogas residuale FOM Sostanza organica fermentata BTS Biogas

14 Pretrattamento Parete cellulare Hemicellulosa Veloce alta degradabilitá Cellulosa Lento in parte degr. Contenuto cellula Proteine zuccheri grassi minerali Lignina Poco o non degr. BTS Biogas

15 Risultati desiderati Distruggere la struttura protettiva BTS Biogas

16 Ristultati desiderati Biogas Valori indicativi KTBL Mais 650 l/kg Sso (338 l CH4/Kg) Paglia 400 l/kg Sso (210 l CH4/Kg) Valorizzazione della paglia senza fibrecrack Source: Frauenhofer BTS Biogas

17 BTS Biogas

18 Layout generale BTS Biogas

19 Sistema di alimentazione BTS Biogas

20 Trattamento meccanico BTS Biogas

21 Separazione inerti (lavaggio paglia) BTS Biogas

22 Estrusione BTS Biogas

23 Effetto 1 Paglia non trattata 2 Bagnata e Triturata 3 Bioaccelerata BTS Biogas

24 Effetto Paglia triturata Paglia estrusa BTS Biogas

25 Effetto BTS Biogas

26 Effetto NON TRATTATO BIOACCELERATA Paglia non trattata Paglia bioaccelerata Cell structure non treated Cell lysis after pre-treatment BTS Biogas

27 Show case BTS Biogas

28 Show case: Dati tecnici dell impianto Potenza elettrica installata: 999 kw Prevasca con copertura in cls : Ø 10.0 m, volume 471m³ Fermentatore: Post-fermentatore : Vasca di stoccaggio: Ø 26.0 m, volume 3.185m³ Ø 26.0 m, volume 3.185m³ Ø 34.0 m, volume 5.477m³, con gasometro e connessione al CHP Separatore 3 trincee per lo stoccaggio biomasse con m³ BTS Biogas

29 Show case: Piano d alimentazione (odierno) Biomassa Quantità Costo [ /anno] Produzione metano [Nm³/anno] Crusca/Spezzato/semola Grano Silomais Triticale Erba medica pula sansa Loietto Sorgo Totale BTS Biogas

30 Show case: Aggiunta paglia ed erba medica (futuro) Biomassa Quantità Costo [ /anno] Produzione metano [Nm³/anno] Pula Sansa d oliva Insilati vari Paglia di frumento Totale BTS Biogas

31 Show case: RISPARMI BIOMASSE Biomassa Quantità Costo [ /anno] Produzione metano [Nm³/anno] Alimentazione futura Alimentazione odierna RISULTATO ,00 RISPARMIO BIOMASSA = /anno BTS Biogas

32 Show case: Costi Descrizione CAPEX: ,00 => in 10 anni con i=5% => in 20 anni con i=5% Costi per anno Gestione e manutenzione aggiuntiva Fabbisogno energia elettrica ( kwh a 0,28 /kwh) ( kwh a 0,15 /kwh) TOTALE sotto gruppo TOTALE 20 a e EE a 0,15 /kwh BTS Biogas

33 Show case: Risultati RISPARMIO BIOMASSE: /anno - CAPEX: /anno - OPEX: /anno = RISPARMIO EFFETIVO: /ANNO Payback time = ca. 2 years BTS Biogas

34 BTS Biogas

35 Criticità Trattamento alta temperatura e pressione (180 C, 10 bar): Fabbisogno d energia termica (> 300 kwh th/t) BTS Biogas

36 Effetto senza acqua PAGLIA DI ORZO / COLZA / AVENA / FRUMENTO NON TRATTATO STEAM EXPLOSION BTS Biogas

37 Effetto - con acqua Immagini dal video pubblicitario di Biogas Systems GmbH: BTS Biogas

38 Esempio piano d alimentazione OBIETTIVO DI PRODUZIONE: 500 Sm³ CH4/h PIANO D ALIMENTAZIONE TIPO: t/anno /t /anno Sm³ CH4/anno Paglia Pollina Insilati COSTO BIOMASSA: ca. 23,5 /MWh CH4 BTS Biogas

39 Grazie per l attenzione! BTS Biogas