Biogas da sanse e pastazzo d agrumi: risultati di un test in continuo

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1 Biogas da sanse e pastazzo d agrumi: risultati di un test in continuo XV Conferenza Nazionale sul Compostaggio e Digestione Anaerobica Sessione Tecnica Lorella Rossi C.R.P.A. S.p.A. Reggio Emilia Ecomondo 2013, 7 novembre Rimini Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.

2 LE SANSE TIPOLOGIE SANSE VERGINI (event. allontanamento NOCCIOLINO) Sansa da estrazione tradizionale (SS= 60-80%) Sansa a 3 fasi (SS= 40-55%) Sansa a 2 fasi (SS= 30-50%) SANSE ESAUSTE (SS= 85-90%) QUANTITA (campagna 2010/11) Circa t di sanse vergini ottenute dalla molitura di poco più di 2,0 milioni di t di olive (Fonte: ASSITOL su dati AGEA)

3 SANSA VERGINE E NOCCIOLINO

4 PASTAZZO D AGRUMI TIPOLOGIE PASTAZZO D AGRUMI (arance in prevalenza): Scorze e polpa residua (SS= 15 16%) QUANTITA (campagna 2010/11) Circa t ottenute dalla trasformazione di circa 1,0-1,3 milioni di t di AGRUMI (Fonte: CRPA su dati ISTAT, modificati)

5 L IMPIANTO SPERIMENTALE UTILIZZATO Sistema costituito da due moduli, ognuno dei quali prevede: - 3 digestori anaerobici in acciaio (23 l) con due uscite (scarico digestato e carico biomasse), miscelati da eliche azionate da motori elettrici; - bagno termostato ad acqua in acciaio inox - 3 trasduttori per rilevamento della pressione nello spazio di testa di ciascun digestore; - 3 guardie idrauliche (GI) che durante lo scarico del biogas evitano l'ingresso di aria; Carico Scarico GI Sensori pressione EV - 3 elettrovalvole (EV) per scarico biogas,; - datalogger per pressione e temperatura; - quadro elettrico di controllo.

6 BIOMASSE TRATTATE Matrice Liquame bovino ph [-] Solidi Totali [g/kg tq] Solidi Volatili Azoto Totale Kjeldahl [g/kg tq] [% ST] [mg/kg tq] [% ST] 7,3 68,1 54,1 79,4 - - Silomais 4,0 326,6 312,2 95,6 - - Sansa 2 fasi Sansa 3 fasi Pastazzo di agrumi 4,6 256,8 236,7 92,2 4298,0 1,7 5,3 360,3 334,8 92,9 5702,0 1,6 3,2 174,6 167,9 96,2 2016,0 1,2

7 BIOMASSE TRATTATE Miscele oggetto di monitoraggio Tesi Matrici Rapporto in peso tal quale [% miscela] Rapporto in peso Solidi Volatili [% miscela] Tempo di ritenzione (HRT) [d] Carico org. vol. (COV) [kg SV/m 3 /d] 1 Liq.bov.:Sansa 2: Silomais 30:40:30 8:46: ,1 2 Liq.bov.:Sansa 3: Silomais 40:30:30 10:46: ,3 3 Liquame bovino ,7 4 Liq.bov.:Past.agr : Silomais 30:40:30 9:38: ,5

8 MISCELE IN - DIGESTATI MIX IN ph Solidi Totali Solidi Volatili Solidi Volatili Azoto Tot. Kjeldahl Azoto Ammoniacale - N-NH4 NTK [-] [g/kg tq] [g/kg tq] [% ST] [% ST] [mg/kg tq] [% NTK] Tesi 1 Media 4,5 229,0 212,9 93,0 1, ,8 Dev. Std. 0,1 13,9 13,7 0,4 0,1 98,8 2,3 Tesi 2 Media 4,9 252,0 234,6 93,1 1, ,9 Dev. Std. 0,1 8,7 8,0 0,2 0,1 94,4 2,2 Tesi 4 Media 4,8 170,6 158,6 93,0 1, ,9 Dev. Std. 0,1 3,6 3,1 0,3 0,1 88,6 2,8 ph Solidi Totali Solidi Volatili Solidi Volatili Azoto Totale Kjeldahl Azoto Ammoniacale - N-NH4 NTK [-] [g/kg tq] [g/kg tq] [% ST] [% ST] [mg/kg tq] [% NTK] Tesi 1 Media 7,8 84,4 68,1 80,4 4, ,8 Dev. Std. 0,2 7,5 8,2 2,8 1,0 576,1 11,1 Tesi 2 Media 7,8 95,5 79,0 82,3 4, ,5 Dev. Std. 0,1 13,5 14,1 3,4 0,9 502,0 10,4 Tesi 3 Media 7,9 53,5 38,8 72,5 5, ,2 Dev. Std. 0,1 7,8 6,2 1,1 0, ,5 Tesi 4 Media 7,8 61,2 46,6 76,0 5, ,0 Dev. Std. 0,1 8,7 7,8 2,5 0,1 230,1 1,6 DIGESTATI

9 METANO (Nm3/t SV added) PRODUZIONE SPECIFICA DI BIOGAS (Nm 3 /t di SOLIDI VOLATILI CARICATI) Settimana Tesi 1 ( Sansa 2 fasi + liquame bovino + silomais) Tesi 2 ( Sansa 3 fasi + liquame bovino + silomais) Tesi 3 (Liquame bovino) Tesi 4 (Pastazzo di agrumi + liquame bovino + silomais)

10 PRODUZIONE SPECIFICA DI BIOGAS (Nm 3 /t di SOLIDI VOLATILI CARICATI) Rese specifiche medie Tesi Resa in BIOGAS [Nm 3 /t SV] Resa in METANO [Nm 3 /t SV] Resa in BIOGAS [Nm 3 /m 3 dig * g] CH 4 nel biogas [%] Tesi 1: Liquame bovino + Sansa 2 fasi + Silomais ,3 58 Tesi 2: Liquame bovino + Sansa 3 fasi + Silomais ,9 57 Tesi 3: Liquame bovino ,0 58 Tesi 4: Liquame bovino + Pastazzo agrumi+ Silomais ,4 57

11 PARAMETRI DI PROCESSO ph FOS/TAC FOS TAC [-] [-] [mghaceq/l] [mgcaco3/l] Tesi 1 7,7 ± 0,08 0,306 ± 0, ± ± 2029 Tesi 2 7,7 ± 0,06 0,284 ± 0, ± ± 1905 Tesi 3 7,8 ± 0,04 0,219 ± 0, ± ± 1316 Tesi 4 7,7 ± 0,15 0,317 ± 0, ± ± 1074 FOS/TAC: rapporto tra acidi organici volatili e alcalinità totale

12 FOS (mg HAceq/l) TAC(mgCaCO3/l) PARAMETRI DI PROCESSO Tesi FOS TAC Giorni Tesi 4 - con pastazzo d agrumi

13 Conclusioni SANSE SANSA IN CODIGESTIONE NON CREA PROBLEMI DI PROCESSO RESA SPECIFICA IN METANO (calcolata) : SANSA a 2 fasi: 190 Nm 3 di CH 4 / t SV (test BMP: 201 Nm 3 di CH 4 / t SV ) SANSA a 3 fasi: 135 Nm 3 di CH 4 / t SV (test BMP: 193 Nm 3 di CH 4 / t SV ) PRESENZA DI POLIFENOLI NON HA INTERFERITO CON IL PROCESSO DI DIGESTIONE (S2: 3,15 g/kg S3: 0,93 g/kg)

14 Conclusioni SANSE VARIABILITA COMPOSITIVA DELLE SANSE RESE SPECIFICHE DA CONFERMARE E VARIABILI IN FUNZIONE DELLA «QUALITA» NDF ADF ADL Lipidi [% ST] [% ST] [% ST] [% ST] Sansa di olive "2 fasi" 52,0 46,9 35,1 14,7 Sansa di olive "3 fasi" 65,3 58,6 36,8 9,8 NDF: Fibra neutro detersa (lignina, cellulosa, emicellulose) ADF: Fibra acido-detersa (lignina e cellulosa) ADL: Lignina

15 Produzione CH4 [Nm3/t SV] Velocità produzione [Nm3 CH4/tSV/giorno] Sansa di oliva denocciolata ,9 22,6 19,7 Kmax 20,4 20,4 (giorno): 2,9 18,5 BMP21 [Nm3/tSV]: 264 BMP [Nm3/tSV]: ,9 0, Solidi totali 11,9 9,7 Solidi volatili Azoto BMP Metano Degradabil ità SV (g/kg) (g/kg) (%ST) (mg/kg) (%ST) (m3 CH4/tSV) 7,7 Produzione cumulativa di metano [Nm3/tSV] (%) (%) , ,4% % 56% 5,5 4,1 3,3 Giorni 10

16 Produzione CH4 [Nm3/t SV] Velocità produzione [Nm3 CH4/tSV/giorno] Sansa di oliva denocciolata e defibrata ,3 37,4 31,3 Kmax (giorno): 8,1 27,4 25,6 24,625,3 26,8 BMP21 [Nm3/tSV]: 368 BMP [Nm3/tSV]: , ,9 9,9 8,2 6,5 4,9 4, , Produzione cumulativa di metano [Nm3/tSV] Giorni Solidi totali Solidi volatili Azoto BMP Metano Degradabil ità SV (g/kg) (g/kg) (%ST) (mg/kg) (%ST) (m3 CH4/tSV) (%) (%) , % % 79%

17 Conclusioni PASTAZZO D AGRUMI OTTIMA BIOMASSA PER BIOGAS RESA SPECIFICA IN METANO (calcolata) : 330 Nm 3 di CH 4 / t SV. ELEVATA ACIDITA (gestione oculata dei carichi, monitoraggio attento per evitare acidosi) IMPORTANZA DEL MONITORAGGIO DEL PROCESSO BIOLOGICO PER EVITARE FENOMENI DI INIBIZIONE (ACIDOSI)

18 Grazie per l attenzione! Lorella Rossi XV Conferenza Nazionale sul Compostaggio e Digestione Anaerobica C.R.P.A. S.p.A. Reggio Emilia [email protected] Sessione Tecnica Ecomondo 2013, 7 novembre Rimini Centro Ricerche Produzioni Animali C.R.P.A. S.p.A.