Qualità delle biomasse di sorgo e triticale e rese in biogas

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1 Incontro tecnico Sorgo e triticale da biomassa Qualità e rese energetiche Mercoledì 18 marzo 2015 Tecnopolo di Reggio Emilia Piazzale Europa, 1 Reggio Emilia di sorgo e triticale e rese in biogas Claudio Fabbri, Maria Teresa Pacchioli Area loghi Data e luogo dell evento

2 Frazioni dei carboidrati nei vegetali

3 Variazioni nella composizione dell insilato andfom +22 % ADF + 22 % Amido -25 % Lignina + 26% andfom +14 % ADF +27% Amido - 23% Lignina +41% Centro Insilato di mais andfom (%SS) 45,00 ADF (%SS) 25,02 Lignina (%SS) 2,45 Amido(%SS) 30,46

4 Composizione e rese biogas Sorgo (2014) Azienda Stuard (PR) 1 semina il 23 maggio Ultimo taglio (10 ottobre) per ideotipi fibra, foraggero, zuccherino e granella a taglia alta; penultimo taglio per granella (1 settembre). 2 semina il 13 giugno Ultimo taglio (23 ottobre) per fibra A, fibra B, foraggero, zuccherino e granella a taglia alta. BETA scarl Baura (FE) 1 semina il 16 maggio Ultimo taglio (10 ottobre) per ideotipi fibra, foraggero, zuccherino e granella a taglia alta; penultimo taglio per granella (4 settembre) Contrapò (FE) 2 semina il 22 maggio Ultimo taglio (6 ottobre) per fibra A, fibra B, foraggero, zuccherino e granella a taglia alta.

5 Composizione e rese biogas Sorgo 1 Ceneri Proteine andfom ADF ADL Grassi Amido Zuccheri undf Potenziale metanigeno % SS % SS % SS % SS % SS % SS % SS % SS % SS Nm3CH4/tSV Stuard Fibra 6,42 4,11 57,75 38,47 5,09 1,31 8,14 12,89 19,22 252,00 Foraggero 7,11 3,80 49,49 32,87 3,49 0,90 8,77 17,24 14,32 238,51 Granella 8,90 6,45 46,23 29,05 3,31 2,56 25,11 4,94 9,57 289,08 Granella taglia alta 8,50 4,36 49,34 32,86 4,08 1,13 15,07 13,32 14,23 264,21 Zuccherino 8,11 4,44 51,22 34,49 4,50 1,23 12,88 13,88 16,37 253,82 Beta Fibra 6,38 5,51 58,24 38,07 5,40 1,66 6,48 12,89 17,75 261,35 Foraggero 8,18 5,34 51,54 32,72 3,47 1,25 5,85 16,07 13,24 234,82 Granella 7,96 7,41 42,45 25,82 3,14 2,17 21,72 10,28 9,63 277,65 Granella taglia alta 8,16 6,13 46,91 29,95 3,87 1,54 14,50 14,44 11,21 273,99 Zuccherino 7,46 5,73 44,40 27,81 3,78 1,44 14,21 16,59 11,57 262,44 NB: per permettere di massimizzare la validità del confronto fra ideotipi, i test BMP sono stati condotti tutti su trinciati freschi essiccati e macinati. I valori assoluti, pertanto, non corrispondono esattamente ai potenziali riscontrabili in trincea.

6 Composizione e rese biogas Sorgo 2 Ceneri Proteine andfom ADF ADL Grassi Amido Zuccheri undf Potenziale metanigeno % SS % SS % SS % SS % SS % SS % SS % SS % SS Nm3CH4/tSV Stuard Fibra A 6,79 4,82 58,73 38,72 4,36 1,29 4,68 14,24 16,68 289,52 Fibra B 5,51 3,51 58,26 39,33 5,29 1,53 11,00 13,12 17,61 279,12 Foraggero 6,60 5,24 49,63 32,13 4,58 1,50 14,86 14,08 15,00 277,93 Granella taglia alta 8,25 6,28 43,96 28,38 3,34 1,81 26,53 8,94 10,07 293,37 Zuccherino 5,87 3,49 57,96 38,64 5,38 1,62 13,45 11,37 18,65 259,83 Beta Fibra A 7,07 5,62 55,33 35,70 4,48 1,78 10,18 11,56 14,23 Fibra B 6,89 6,13 53,81 35,43 5,43 2,01 14,03 11,08 15,39 Foraggero 7,15 6,22 52,10 32,78 4,50 1,98 10,88 12,31 13,00 Granella taglia alta 8,57 7,73 44,81 27,98 3,61 1,91 18,39 10,99 10,65 Zuccherino 7,65 5,62 56,88 36,02 4,89 1,97 9,70 10,62 15,10 NB: per permettere di massimizzare la validità del confronto fra ideotipi, i test BMP sono stati condotti tutti su trinciati freschi essiccati e macinati. I valori assoluti, pertanto, non corrispondono esattamente ai potenziali riscontrabili in trincea.

7 Composizione e rese biogas Triticale andfom ADF ADL Amido Zuccheri undf Potenziale metanigeno Maturazione lattea % SS % SS % SS % SS % SS % SS Nm3CH4/tSV Fido 60,41 a 38,23 a 5,02 a 4,67 c 6,30 b 19,94 a 323,01 FT ,27 a 36,79 a 5,32 a 6,38 b 6,50 b 22,30 a 320,47 FT ,58 a 35,10 a 5,06 a 7,07 b 7,23 b 21,46 a 313,74 Biomax 57,98 a 37,42 a 4,98 b 5,42 c 8,77 a 20,60 a 307,88 FT ,98 a 37,44 a 4,85 b 5,07 c 7,45 b 19,76 a 307,60 Oceania 59,11 a 35,55 b 4,50 c 4,99 c 4,95 b 18,29 b 307,14 Cosinus 58,94 a 37,14 a 4,75 b 4,70 c 8,19 a 19,31 a 307,12 Flash 50,65 b 30,13 d 4,29 d 8,36 a 9,39 a 20,31 c 300,72 Agostino 56,73 a 34,40 b 3,68 e 3,64 d 8,90 a 15,55 c 299,99 FT ,11 a 34,10 c 4,56 c 6,32 b 9,31 a 19,50 b 299,04 FT ,17 a 33,93 b 4,69 c 6,04 c 6,78 b 20,03 b 291,66 Media 57,28 35,58 4,69 5,61 7,62 19,65 306,84 NB: per permettere di massimizzare la validità del confronto fra varietà, i test BMP sono stati condotti tutti su trinciati freschi essiccati e macinati. I valori assoluti, pertanto, non corrispondono esattamente ai potenziali riscontrabili in trincea.

8 Composizione e rese biogas Triticale Maturazione cerosa andfom ADF ADL Amido Zuccheri undf Potenziale metanigeno % SS % SS % SS % SS % SS % SS Nm3CH4/tSV FT ,53 a 36,69 a 5,05 a 15,87 a 3,80 c 21,46 a 314,56 Biomax 52,59 b 34,25 b 4,61 b 15,89 a 6,30 a 21,04 a 311,99 Flash 49,06 c 30,73 c 4,25 c 16,79 a 6,32 b 20,77 b 310,61 FT ,04 c 32,76 b 4,68 b 16,64 a 6,85 a 21,98 b 309,70 Fido 55,59 a 36,09 a 4,98 a 17,84 a 2,82 d 21,50 a 306,73 FT ,09 b 32,11 b 4,27 b 16,59 a 5,92 b 20,07 b 304,61 FT ,79 b 33,19 b 4,54 b 15,34 a 5,53 b 20,64 b 299,58 FT ,06 a 38,06 a 4,96 a 9,41 b 3,62 c 20,13 b 291,63 Agostino 53,75 b 33,13 b 3,92 c 14,76 a 5,71 b 17,50 b 290,53 Cosinus 54,98 a 35,84 a 4,82 a 15,19 a 5,75 b 21,00 a 289,23 Oceania 55,00 a 35,28 a 4,61 b 13,63 b 3,68 c 20,13 b 287,09 Media 53,77 34,32 4,58 15,24 5,14 20,43 301,00 NB: per permettere di massimizzare la validità del confronto fra varietà, i test BMP sono stati condotti tutti su trinciati freschi essiccati e macinati. I valori assoluti, pertanto, non corrispondono esattamente ai potenziali riscontrabili in trincea.

9 Il laboratorio biogas di CRPA Lab Dal 2011 il laboratorio ha condotto circa test BMP su circa 250 diverse matrici organiche 3 armadi termostatati con 16 reattori (48 reattori) da 2,3 l con misura manometrica della produzione di gas Unità di controllo automatizzata e misura gas

10 Il potenziale biochimico metanigeno (BMP) E un sistema biochimico, relativamente semplice, per valutare la conversione in biogas di matrici organiche

11 Potenziale biochimico: la degradabilità La degradabilità è uno dei parametri ricavabili dai test BMP. E un parametro fondamentale per la compatibilità idraulica delle biomasse in digestione anaerobica. Permette di verificare: Grado di conversione dei solidi volatili Residuo indegradabile Concentrazione di solidi totali nel digestore Fabbisogno di diluizione Quantità di digestato producibile Indicazione sulla viscosità e miscelazione

12 BMP sorgo Stuard 1 raccolto

13 BMP sorgo Stuard 1 raccolto

14 Confronto caratteristiche energetiche Caratteristica Triticale Orzo ibrido Sorgo Latteo Ceroso Latteo Ceroso Granella Fibra BMP Nm 3 CH 4 / t SV Degradabilità %SV Digestato equivalente t/t 0,80 0,70 0,82 0,70 0,75 0,78

15 Silomais vs. silosorgo: quali differenze gestionali? Le caratteristiche di digeribilità delle matrici influiscono sulla gestione idraulica dell impianto. Di seguito un esempio di come cambiano i parametri gestionali di un impianto a parità di volume di digestione e produzione di metano Parametri dimensionali HRT 110 gg COV 2,8 kg SV/m 3 /gg ST digestato 7,9% Parametri dimensionali HRT 70 gg COV 3,2 kg SV/m 3 /gg ST digestato 8,6% Silomais: BMP 354 Nm 3 CH 4 /t SV ST 32%, SV/ST 96% Silosorgo: BMP 320 Nm 3 CH 4 /t SV ST 24%, SV/ST 92% Le caratteristiche delle matrici insilate utilizzate in questo esempio corrispondono ai valori medi dell archivio biogas di CRPA Lab

16 Silomais vs. silotriticale: quali differenze gestionali? Le caratteristiche di digeribilità delle matrici influiscono sulla gestione idraulica dell impianto. Di seguito un esempio di come cambiano i parametri gestionali di un impianto a parità di volume di digestione e produzione di metano Parametri dimensionali HRT 110 gg COV 2,8 kg SV/m 3 /gg ST digestato 7,9% Parametri dimensionali HRT 95 gg COV 3,0 kg SV/m 3 /gg ST digestato 10,2% Silomais: BMP 354 Nm 3 CH 4 /t SV ST 32%, SV/ST 96% Silotriticale: BMP 333 Nm 3 CH 4 /t SV ST 31%, SV/ST 93% Le caratteristiche delle matrici insilate utilizzate in questo esempio corrispondono ai valori medi dell archivio biogas di CRPA Lab

17 Viscosità digestati La presenza di matrici a diversa degradabilità e lunghezza della fibra possono influire sulla viscosità e quindi miscelabilità del digestato. Di seguito un confronto fra 3 impianti con diverso rapporto fra insilati di mais, sorgo e triticale. In tutti gli impianti è sempre presente una quota significativa di liquame 0, rpm

18 Considerazioni conclusive Silosorgo, silotriticale e insilato di orzo ibrido forniscono valide alternative al classico insilato di mais: rese ettariali elevate e buone conversioni in biogas ne fanno ottimi sostituti al mais; La disponibilità di ideotipi di sorgo e varietà di triticale è tale che può permettere di programmare epoche di semina e di raccolta idonee per diverse esigenze La sostituzione integrale del silomais non è facile a cause della minore degradabilità organica: la soluzione più conveniente è la co-digestione! Carico del digestore, miscelabilità e pompaggio del digestato sono penalizzati dalla presenza di una maggiore quantità di fibra a parità di produzione di gas

19 Considerazioni conclusive Il sorgo è incluso nella Tab 1B del DM 6 luglio 2012 non sono previste penalizzazioni se si genera energia elettrica e se si produce biometano entra nella lista delle materie incentivate con il meccanismo del double counting (viene cioè considerato alla stregua di un sottoprodotto); Con i costi di produzione agronomici (ogni produttore ha i propri!!) e i dati illustrati, si possono facilmente calcolare i costi di produzione del biometano ( /m 3 di metano).

20 Grazie per l attenzione Incontro tecnico Sorgo e triticale da biomassa Qualità e rese energetiche Mercoledì 18 marzo 2015 Tecnopolo di Reggio Emilia Piazzale Europa, 1 Reggio Emilia Contatti: Claudio Fabbri c.fabbri@crpa.it Maria Teresa Pacchioli m.t.pacchioli@crpa.it Area loghi Data e luogo dell evento