F. Di Maria, Implementazione dell uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici

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1 IL RUOLO DELLA DIGESTIONE ANAEROBICA NELL IMPLEMENTAZIONE DELL USO CIRCOLARE DELLE RISORSE NEL SETTORE DEI RIFIUTI ORGANICI. SINERGIE CON IL SETTORE DELLE AGROENERGIE: Opportunità e criticità Francesco Di Maria 1 LAR 5 Laboratory - Dipartimento di Ingegneria - Università di Perugia - Via G. Duranti 93, 06125, Perugia francesco.dimaria@unipg.it 1

2 Aspetti generali Concetto di circolarità delle risorse Utilizzo beni Approccio lineare Estrazione materie prime - energia Produzione beni Smaltimento Approccio circolare 2

3 Contesto normativo WFD 2008/98/EC obiettivi di riciclo e riuso Comunicazione CE COM(2017) 34 final Il ruolo del Waste-to-Energy Comunicazione CE COM(2015) 614 final - Closing the Loop Aree prioritarie Plastiche Scarti alimentari frazione organica Materie prime critiche Rifiuti da costruzione e demolizione Biomasse e bio-prodotti 3

4 Il ruolo della produzione di energia dai rifiuti (WtE) nell economia circolare: COM(2017) 34 final - Smaltimento: Combustione senza o con bassa efficienza del recupero energetico (D10); - Recupero: Combustione e co-combustione con elevata efficienza del recupero di energia (R1) (San Zeno); - Recupero: Produzione di combustibili solidi, liquidi, gassosi (R1); - Riciclo: Digestione anaerobica del rifiuto organico con utilizzo del digestato per finalità agronomiche (R3/R10) 4

5 Il ruolo della produzione di energia dai rifiuti (WtE): La gerarchia della gestione dei rifiuti COM(2017) 34 final 5

6 Diffusione della DA nell UE: Produzione energia rinnovabile Directive 2001/77/EC Obiettivi percentuali energia elettrica rinnovabile. Implementazione di aiuti economici. 6

7 Diffusione della DA nell UE: Numero di impianti Quota rinnovabili EU Durata dell incentivo: da 12 a 20 anni Incremento DA EU28 ultimi 7 anni > MW installati Impianti DA EU28 7

8 Diffusione della DA nell UE: Substrati utilizzati DA colture energetiche (mais) producono > 50% del biogas nell EU28 (EC, 2017) Incidenza costo colture energetiche sul kwh prodotto (Schievano et al., 2015) Sostenibilità economica al termine del periodo di durata dell incentivo? 8

9 Diffusione della DA dei rifiuti Potenziale frazione organica (bio-waste) in EU = Mg EC green paper (EC, 2008), bio-waste is defined as biodegradable garden and park waste, food and kitchen waste from households, restaurants, caterers and retail premises, and comparable waste from food processing plants. It does not include forestry or agricultural residues, manure, sewage sludge, or other biodegradable waste such as natural textiles, paper or processed wood. It also excludes those by-products of food production that never become waste. Trattamento/Riciclo FO in EU 28 AD 8,000,000 Mg in 244 impianti Compostaggio 40,000,000 Mg in impianti Scenario Italiano (2015) - Compostaggio Mg in 263 impianti - DA + Comp Mg in 26 impianti - DA Mg in 20 impianti - DA è una BAT per il trattamento/riciclo FO - DA FO coerente obiettivi 2020 e 2030 Ampi margini di implementazione AD nel settore dei rifiuti 9

10 Ostacoli per una piena implementazione della DA nel trattamento della frazione organica Principali ostacoli: Economici: Costi di investimento/gestione, accesso a finanziamenti; Politici/legali: Quadro politico/legale, complessità e durata delle procedure amministrative; Tecnici: Cambiamento giornaliero della qualità/quantità della FO, Tecnologie usate; Sociali: Percezione e livello di informazione della cittadinanza. 10

11 Opportunità per incrementare l utilizzo della DA nel riciclo della frazione organica Sostituire le colture energetiche (CE) con la frazione organica (FO) dei rifiuti in impianti di DA esistenti. Vantaggi: Minori costi di investimento per l introduzione della DA per il riciclo dei rifiuti Prolungare la vita di impianti di DA esistenti Rispetto degli indirizzi comunitari Criticità: Tecnologiche Incremento scarti Energetiche Effettivo riciclo (R3/R10)? 11

12 Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici Wet ( 10%TS) Dry 15 TS 25% Solid Anaerobic Digestion Batch 25 TS 35% Vantaggi High biogas yield per kgvs High stability Continuous process Continuously stirred Svantaggi High pretreatment needs High amount of liquid digestate. Can be operated mainly mesophilic ( 35 C) and some time termophilic ( 55 C) Vantaggi Medium-high biogas yield per kgvs Medium stability Continuous proces Continuously stirred Svantaggi Medium pretreatment needs Medium amount of liquid digestate. Can be operated both mesophilic ( 35 C) and termophilic ( 55 C) Vantaggi Low pretreatment Low amount of liquid digestate (~0) Svantaggi Low biogas yield per kgvs Risk of inhibition Batch static process Operated mesophilic ( 35 C) Fattori chiave per la scelta: Produzione di biogas, Tipo di substrato, Gestione digestato liquido 12

13 Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici settore CE 100% 80% 60% Prevalenza di tecnologie Wet SS < 10% 40% 20% 0% Wet Dry 13

14 80% 60% 40% 20% 0% Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici settore FO FO Pre-trattamenti per: - Rimozione, plastiche, vetro, metalli, inerti - Diluizione Wet Dry Mesophilic Thermophilic Triturazione Vagliatura Bio-waste Scarti Wet Il digestato è un rifiuto (EoW criteria) Dry 14

15 Sostituzione CE con FO: Scarti pre-trattamento FO Effetto trascinamento. Più elevato per Wet. 15

16 Sostituzione CE con FO: Recupero energetico Potenziale di biometanazione Energy crops - C/N: Umidità < 70% w/w - CH 4 : 50-54%v/v FO - C/N: Umidità > 60% w/w - CH 4 : 55-60%v/v 1 Mg 1.4 Mg 16

17 Sostituzione CE con FO: Riciclo Riciclo=Utilizzo agronomico del digestato (R3/R10) Digestato solido Digestato Compostaggio Digestato liquido? Polieletrolita 17

18 Sostituzione CE con FO: Riciclo Trattamento digestato liquido Co-trattamento fuori sito con acque reflue civili Opzioni possibili Trattamento in sito Evaporazione Osmosi Inversa R10 Esigenza criteri EoW! 18

19 CONCLUSIONI Sostituzione di CE con FO per impianti DA esistenti Opportunità Implementazione della DA per l uso circolare delle risorse nel settore del rifiuto organico Costi di investimento contenuti Allungamento vita impianti DA esistenti Restituire terreni agricoli a colture alimentari Criticità Tecnologiche - Prevalenza processi wet Gestionali - Necessità pre-trattamenti ed incremento scarti Normative EoW - Effettivo utilizzo agronomico digestato liquido - riciclo 19

20 SESSIONE TEMATICA AL PROSSIMO CONVEGNO SUM2018 QUARTO SIMPOSIO SULL'URBAN MINING E LA CIRCULAR ECONOMY MAGGIO 2018 / CITTÀ ALTA, BERGAMO 20

21 GRAZIE PER L ATTENZIONE! Francesco Di Maria LAR 5 Laboratory - Dipartimento di Ingegneria University of Perugia Via G. Duranti 93, 06125, Perugia, Italy francesco.dimaria@unipg.it 21