BIOdry: Analisi e valutazione di dati tratti dall impianto di essiccazione Andretta

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1 Università degli Studi di Udine Dipartimento di Scienze Agrarie ed Ambientali Info Biogas Montichiari 28/01/2011 BIOdry: Analisi e valutazione di dati tratti dall impianto di essiccazione Andretta proff. Chiumenti Alessandro, Chiumenti Roberto

2 La digestione anerobica VANTAGGIO AMBIENTALE: maggiore sostenibilità ambientale, riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra, riduzione degli odori, riduzione degli effetti di fitotossicità e carica patogena. VANTAGGIO ECONOMICO: Conto Energia. La digestione anaerobica non determina una riduzione del contenuto di azoto In molti casi è necessario ricorrere a sistemi di abbattimento a valle dell impianto di biogas 2

3 La digestione anerobica Nell ambito del progetto di ricerca RiduCareflui, finanziato dalla Regione Veneto e coordinato da Veneto Agricoltura, si sta conducendo un monitoraggio delle tipologie di trattamento degli effluenti di allevamento ritenute più significative, nell ottica del rispetto della Direttiva Nitrati. Le soluzioni offerte sono molteplici e possono essere ricondotte a Tecnologie distruttive ; Tecnologie conservative. L essiccazione del digestato può essere considerata un processo conservativo, dal momento che I nutrienti vengono conservati negli output del sistema, rappresentati da una matrice organica essiccata e da una soluzione di solfato d ammonio. È stato posto a monitoraggio il primo impianto di essiccazione a scala reale realizzato in Italia. 3

4 L impianto oggetto del monitoraggio Azienda Agricola sede delle prove 670 bovini all ingrasso 4 stalle e 1 infermeria Produzione: capi all anno Superficie agricola: 86 ha 4

5 L impianto di biogas Impianto di digestione anaerobica a liquami bovini e biomasse (800 kwe) 5

6 Digestato essiccato Impianto di essiccazione Trattamento aria L impianto di essiccazione L essiccazione del digestato viene effettuata utilizzando un sistema a doppio nastro attraversato da un flusso d aria calda Nastro forato Impianto di essiccazione Coclea di carico 6

7 5)Serbatoio per il materiale essiccato 2) Estremità batteria e cambio livello 8) Coclea di miscelazione 6) Coclea di scarico dalla coclea inclinata 3) Coclea di raccolta 1) Coclea di distribuzione 7) Coclea di carico della coclea di miscelazione n 8 4) Coclea inclinata 7

8 L impianto di essiccazione 8

9 Ventilatori Aria trattata Scambiatori aria-acqua Per incrementare la resa evaporativa l aria viene pre-riscaldata riscaldata mediante l utilizzo di scambiatori aria/acqua e mediante il recupero dei fumi di scarico dei cogeneratori. 9

10 Lavaggio acido Ventilatori Camera di essiccazione Aria trattata L aria esausta dall essiccazione viene sottoposta a lavaggio con acqua acidificata, con produzione di solfato di ammonio. Il sistema è confinato e mantenuto in depressione da ventilatori estrattori montati sui camini. 10

11 Bilancio di massa senza essiccazione Separato liquido SEPARATORE L/S Separato solido 2.68 t/giorno Digestato Digestato IMPIANTO BIOGAS Liquami 5.00 t/giorno Biomasse t/giorno Output STORAGE Digestato t/day Digestato per utilizzo agronomico Output : t di digestato 2.68 t solidi Totale: t 11

12 Bilancio di massa Separato liquido Digestato essiccato 1,17 t/giorno Solfato d ammonio Output DRYING SEPARATORE L/S Separato solido 0,30 t/giorno STORAGE 12,60 t/giorno Digestato Digestate Digestato 14,40 t/giorno Digestato per utilizzo agronomico Digestato IMPIANTO DI BIOGAS Digestato da gestire: 14,40 t/giorno (53,3%) Invece di 27,00 t/giorno Liquami 5,00 t/giorno Biomasse 34,20 t/giorno 12

13 Bilancio di massa DIGESTIONE ANAEROBICA DIGESTATO DIGESTATO 53% MASSA 100% MASSA 100% N 53% N STOCCAGGIO DRYING SYSTEM DIGESTATO 47% MASSA 47% N ACQUA EVAPORATA 42% MASSA DIGESTATO ESSICCATO 4% MASSA SOLFATO D AMMONIO 1% MASSA 13

14 Caratteristiche dei prodotti ST (%) SV (%ST) ph N-NHNH + 4 (g/kg) TKN (g/kg) Massa volumica (kg/l) Digestato (input essiccazione) Solido essiccato n.d. n.d Solfato d ammonio (soluzione 35%) n.d. n.d

15 Carico giornaliero e consumo energetico CONSUMO ENE ERGETICO (kwh/m 3 ) FEBBRAIO (NO FUMI) MAGGIO (CON FUMI) GIUGNO (CON FUMI) LUGLIO (CON FUMI) LUGLIO (NO FUMI) AGOSTO (CON FUMI) SETTEMBRE (CON FUMI) OTTOBRE NOVEMBRE MEDIA (CON FUMI) MEDIA (SENZA FUMI) Dati rilevati nel periodo maggio dicembre 2010 Carico medio 10,4 m 3 /giorno Consumo energetico medio 8,5 kwh/m INPUT ESSICCATORE (m 3 /giorno) 15

16 Monitoraggio delle emissioni Analizzatore Bruel & Kjaer 16

17 Monitoraggio delle emissioni NH3 (mg/m 3 ) feb 03-feb 17-feb 08-giu I risultati del monitoraggio (ancora in atto e che verrà esteso alla sola essiccazione dei solidi separati) indicano un efficace abbattimento delle emissioni di ammoniaca (fino al 90%) con scrubber a potenzialità massima, ottenendo concentrazioni di ammoniaca nell aria in uscita accettabili di 11 mg/m 3, contro valori massimi rilevati dell ordine di 50 mg/m 3 con minore utilizzo di acido solforico

18 Valutazione tecnica CONCLUSIONI Le emissioni di ammoniaca risultano accettabili con scrubber a funzionalità massima Potenzialità media: 10 t/giorno di digestato affluente Spesa energetica pari a 8.5 kwh/m 3 di digestato affluente: si tratta di valori accettabili Costo acido solforico: 1-2 Euro/m 3 digestato affluente Possono essere valutati positivamente a fronte della vendita del materiale solido essiccato e del solfato ammonico, al di là delle valutazioni in ordine alla gestione aziendale dell azoto. Se il prodotto essiccato è facilmente inseribile sul mercato, lo stesso non si può dire per il solfato ammonico, non ancora facilmente collocabile, anche se il ph acido non risulta fattore limitante all utilizzo agronomico sui terreni tendenzialmente basici della pianura padana.

19 CONCLUSIONI In definitiva, i rilievi sperimentali effettuati evidenziano l interesse che la tecnologia di essiccazione del digestato con complessazione dell azoto può avere per gli impianti biogas ubicati nelle zone vulnerabili da nitrati. La soluzione è di tipo conservativo : non determina una riduzione dell azoto, ma una sua valorizzazione per una più facile dislocazione extra aziendale: la concentrazione dell azoto nel digestato secco e nel solfato d ammonio rappresenta un vantaggio in termini di riduzione dei costi di trasporto, garantendo la trasferibilità dei prodotti in aree non vulnerabili. I fattori limitanti sono la possibilità di trattamento solo parziale del digestato, la non facile collocazione del solfato d ammonio e la non chiara definizione normativa dei prodotti ottenuti. Solo la pubblicazione di norme specifiche in materia può dare una spinta all adozione di questa o altre tecnologie di trattamento

20 Grazie per l attenzione! achiumenti@hotmail.com 20 20