Caratterizzazione dei residui solidi di pirogasificazione di biomassa legnosa Produzione di energia elettrica e/o termica

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Livio Campana
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1 Caratterizzazione dei residui solidi di pirogasificazione di biomassa legnosa Produzione di energia elettrica e/o termica UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TORINO Dipartimento di Prof. Vincenzo Zelano Dott. Marco Ginepro Dott.ssa Janeth Tafur 1

2 La biomassa come fonte di energia rinnovabile *Convegno Le prospettive della gassificazione da biomassa in Friuli Venezia Giulia, Udine - Venerdì 28 Maggio

3 Processo di Pirogasificazione Ossidazione incompleta ad elevata temperatura, C; Produzione di un gas combustibile o syngas Impurezze inorganiche Impurezze organiche Particolato. 3

4 Essicazione Pirolisi C 6 H 10 O 5 + Q yc x H z + qc x H n O k + CO + C Gasificazione C + O 2 CO 2 + Q H 2 + ½O 2 H 2 O + Q CO + ½O 2 CO 2 + Q CH O 2 CO + 2H 2 O C + CO 2 + Q 2CO C + H 2 O + Q CO + H 2 Ossidazione Riduzione CO + H 2 O CO 2 + H 2 4

5 Composizione del gas Biomassa + O 2 CO, CO 2, H 2 O, H 2, N 2, CH 4 + altri idrocarburi tar, char + ash HCN + NH 3 + HCl + H 2 S Composizione relativa al caso studiato: 17 % CO ossido di carbonio 15 % CO 2 16,5 % CH 4 metano 11 % H 2 idrogeno 0,5 % O 2 40 % N 2 Potere Calorifico del gas: ~ 2200 kcal/nm³ 5

6 Pirogasificazione: dalla biomassa alla produzione di energia PhD Thesis of Philipp Oliver Morf, Zurich

7 SCHEMA DELL IMPIANTO Rappresentazione schematica dell impianto sperimentale utilizzato in questo lavoro di ricerca. In fondo al reattore si raccoglie il residuo solido pesante (char). Dal primo stadio di purificazione del syngas, nei filtri a ciclone si raccoglie il residuo solido volatile. 7

8 Pirogasificatore Sagitta Immobiliare s.r.l., settembre

9 Caratterizzazione Biomassa pellet Residuo solido: Residuo pesante Residuo volatile 9

10 I residui rappresentano il 10% della biomassa. 96% residuo pesante 4% residuo volatile 10

11 Macroelementi Ca, K, Mg, Fe, Al, Na, Mn, P, S e Si In 100 kg c.a. di biomassa: Pellet R. pesante R. volatile I macroelementi sono in quantità dell ordine delle decine/centinaia di g. Il Ca èl elemento presente in maggior quantitànel pellet, c.a. 340 g Il K èil secondo elemento presente in maggior quantitànel pellet, c.a. 140 g. K e P sono nutrienti per le piante. Le quantità degli elementi inizialmente presenti nel pellet si ripartiscono tra il residuo pesante e il residuo volatile. Minor quantità si ritrovano nel residuo volatile. 11

12 Microelementi Zn, B, Cu, Cr, Ni, Pb, Cd In 100 kg c.a. di biomassa: Pellet R. pesante R. volatile I microelementi sono in quantità dell ordine dei g. Lo Zn èl elemento presente in maggior quantitànel pellet, c.a. 1,4 g. Cr, Ni, Pb e Cd sono presenti in minime quantità, < 0,2 g. Le quantità degli elementi inizialmente presenti nel pellet si ripartiscono tra il residuo pesante e il residuo volatile. Minor quantità si ritrovano nel residuo volatile. 12

13 Residuo pesante vs. Residuo volatile Concentrazione degli elementi (mg/kg): Residuo Residuo Pellet Pesante Volatile % Ceneri Il contenuto in ceneri èmaggiore nel residuo volatile Gli elementi si accumulano nel residuo volatile. 13

14 Smaltimento Riutilizzo 14

15 Possibili usi del residuo solido Bio-Combustibile Carbone attivo Fertilizzante 15

16 Cd,Hg, Ni, Pb, Cu, Zn Metalli pesanti Elementi Fertilizzanti* R. Pesante R. Volatile D. lgs. 75/2010 in materia dei Fertilizzanti mg/kg ss Cd 1,5 Hg 1,5 Ni 100 Pb 140 Cu 230 Zn 500 Cr (VI) 0,5 *D. lgs. 75/2010 in materia dei Fertilizzanti La concentrazione dei metalli pesanti nel residuo pesante sono al di sotto dei valori considerati come riferimento. La concentrazione dei metalli pesanti nel residuo volatile sono critiche per il Cd, Ni e Zn. 16

17 Conclusioni 17

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