Biogas. 12 novembre2015 WORKSHOP: L ATTIVITA DI CONTROLLO PRESSO LE AZIENDE ZOOTECNICHE SOGGETTE AIA (IPPC 6.6) Silvia R.

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Virginia Bertini
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1 Biogas 12 novembre2015 WORKSHOP: L ATTIVITA DI CONTROLLO PRESSO LE AZIENDE ZOOTECNICHE SOGGETTE AIA (IPPC 6.6) Silvia R. Motta - ERSAF

2 Numero di impianti di digestione anaerobica in RL Gli impianti in funzione in Lombardia sono circa 387 e comportano l impiego di effluente zootecnico prodotto da circa bovini (pari a circa il 7% della consistenza regionale) e circa suini (pari a circa il 20% della consistenza regionale). 2

3 Tecnologie - Biogas Idrolisi Sostanza organica complessa Sostanza organica solubile Acidogenesi Batteri fermentativi Acidi grassi volatili, Alcoli Batteri fermentativi Acetogenesi Metanogenesi Batteri acetoclasti Acido acetico e butirrico Batteri acetogeni Batteri omoacetogeni H 2 +CO 2 Batteri idreogenofili CH 4 + CO 2 CH 4 + CO 2 DIGESTATO 3

4 Tecnologie - Biogas Digestione Anaerobica Monostadio Bistadio Idrolisi + fermentazione acida + fase metanigena Unico reattore Idrolisi +fase acida 2 reattori Fase metanigena Mesofilia T = 35 C Termofilia T = 55 C Tempi di residenza g Tempi di residenza < 20 g 4

5 Efficienza di processo Resa di processo Quanto biogas viene prodotto? 5

6 Parametri che controllano la produzione di biogas Tipologie di materiali in ingesso all impianto La loro concentrazione La temperatura di processo La presenza di composti tossici Il ph e l alcalinità Il tempo di ritenzione idraulica Il tempo di ritenzione dei composti solidi La composizione e la quantità di microrganismi» Il tasso di carico del digestore Il Volume di biogas prodotto è pari a circa il 5-15% del volume della struttura 6

7 Bilancio di massa Total mass of inputs = total mass of outputs Inputs = feedstock Outputs = digestate and biogas 7

8 Qualità della sostanza organica Potenziale metanigeno Il potenziale metanigeno rappresenta la produzione di metano ottenibile dalla conversione di una matrice organica in un digestore anaerobico. Si esprime come Nm3 per kg di sostanza organica (o solidi volatili, SV). E' importante considerare sempre e solo la sostanza organica e non il peso tal quale o la sostanza secca. Rapporto SV/ST e biodegrada bilità media 8

9 Bilancio di massa Pdigestato [t] = Pmatrici [t] (Vbiogas [m 3 ] x Dbiogas [kg/m 3 ]/1.000) Dbiogas =1.2 kg m -3 Andamento della massa volumica dei biogas in relazione al contenuto di biogas Relazione tra contenuto in solidi e densità effluente 9

10 Elaborazioni con ValorE «Sistema esperto per la Valorizzazione degli Effluenti di allevamento, la salvaguardia ambientale e la tutela del territorio della Lombardia» percorrere l intera filiera dalla produzione degli effluenti (dall alimentazione degli animali alla distribuzione in campo); valutare le conseguenze dei rilasci di azoto sotto i diversi aspetti agronomico, ambientale ed economico; creare alternative gestionali operando a scala aziendale e a scala territoriale. Università degli Studi di Milano Facoltà di Agraria (Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali) Informatica Ambientale Centro Ricerche Produzione Animali - Reggio Emilia Fondazione Lombardia per l Ambiente Associazione Regionale Allevatori Lombardia Agrimercati Università Cattolica del Sacro Cuore Sede di Piacenza 10

11 % RIDUZIONE VOLUMETRICA Bilancio di massa Tipologia di prodotti Prodotti/sottoprodotti vegetali Biogas (mc/kg S.O.) Metano % Insilato di sorgo zuccherino Insilato di erba Insilato di grano Insilato di mais Scarti agroindustriali vegetali Scarti di lavorazione del mais dolce Scarti di leguminose Buccette e semi di pomodoro Scarti di lavorazione patata Scarti agroindustriali animali Siero di latte Contenuti ruminali bovini Sangue bovino Fanghi di macelli suini Fanghi di macelli ovini Fanghi flottazione avicolo Liquame bovino Liquame suino Letame bovino Varie FORSU Glicerina Liquame bovino 12% SS SV 80% SS TKN 3% SS N-NH 4 52% TKN N/P 2.9 Silomais 19% SS SV 95% SS TKN 4.4% SS N-NH 4 54% TKN P 2.1% SS Potenza richiesta 100KW MAIS 0 MAIS 10 MAIS 30 MAIS 50 MAIS 70 MAIS 90 LIQ 100 LIQ 90 LIQ 70 LIQ 50 LIQ 30 LIQ 10 11

12 m 3 Biogas/anno m 3 /anno Efficienza di processo V refluo Vbiomassa MAIS 0 MAIS 10 MAIS 30 MAIS 50 MAIS 70 MAIS 90 LIQ 100 LIQ 90 LIQ 70 LIQ 50 LIQ 30 LIQ 10 Mantenendo costante la potenza dell impianto (100 kw), viene identificata la variazione di volume (m 3 /anno) della miscela in ingresso all impianto y = 29869x + 2E-10 All aumentare della sostanza secca contenuta nell ingestato cresce in maniera proporzionale la quantità di biogas prodotta m 3 /anno solo liquame bovino % SS 12

13 Quante ton di silomais per arrivare a produrre 100, 300 e 1MW? In un impianto 50% liquame suino, 50% silomais Liquame Silomais Silomais Potenza m 3 /anno ton/anno ton/gg 100 KW ,1 300 KW ,3 1 MW ,2 Liquame suino 2.2% SS SV 77% SS TKN 0.4% TQ N-NH 4 56% TKN N/P 1.9 SiloMais 19% SS SV 95% SS TKN 4.4% SS N-NH 4 0.4%SS P 2.1% SS 13

14 kg/anno kg/anno kg/anno kg/anno Emissioni emissioni NH3 emissioni CO2 MAIS 0 MAIS 10 MAIS 30 MAIS 50 MAIS 70 MAIS emissioni NH3 emissioni CO2 MAIS 0 MAIS 10 MAIS 30 MAIS 50 MAIS 30 MAIS LIQ 100 LIQ 90 LIQ 70 LIQ 50 LIQ 30 LIQ 10 LIQ 100 LIQ 90 LIQ 70 LIQ 50 LIQ 70 LIQ 10 Liquame bovino Liquame suino 14

15 GRAZIE PER L ATTENZIONE 15

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