Laboratorio Biomasse Servizi di analisi, monitoraggio della qualità e attività di ricerca e sviluppo Laboratorio Biomasse Quaderno del Laboratorio Biomasse Settembre 2015 UNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE Dipartimento D3A Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY Tel: 0712204167-0712204297 Fax: 0712204167 Email: info@biomasslab.it Web: www.laboratoriobiomasse.it
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Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Il Laboratorio Biomasse Il Laboratorio Biomasse è un unità di ricerca del Dipartimento D3A Università Politecnica delle Marche di Ancona attiva nel settore della ricerca sulle biomasse ad uso energetico ed industriale. Il gruppo di lavoro, costituito da ricercatori e tecnici, dispone di impianti, attrezzature e strumentazioni idonee ad affrontare in modo organico ed innovativo le principali tematiche di ricerca e sviluppo che interessano le materie prime, i processi ed i sistemi impiegati nel settore. L esperienza decennale maturata nell ambito delle iniziative con i clienti e nei progetti di ricerca nazionali ed internazionali, unita all approccio pratico-scientifico per lo svolgimento delle diverse attività, rappresentano elementi distintivi del Laboratorio Biomasse. Le principali attività promosse dal gruppo di lavoro sono proposte nel presente opuscolo e sono pensate per favorire l accesso al più ampio numero di soggetti ed operatori del settore. Prof. Giuseppe Toscano Responsabile Laboratorio Biomasse Pagina 3
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Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Indice Attività analitiche sulle biomasse solide 6 Analisi della qualità del pellet 8 Analisi delle biomasse liquide 9 Analisi della qualità delle ceneri 10 Test di combustione e analisi delle emissioni 11 Monitoraggio delle biomasse in impianto 12 Installazione di laboratori presso impianti 14 Ingegnerizzazione del pellet e dei densificati 16 Test di estrazione dell olio da oleaginose 17 Torrefazione e trattamento idrotermico delle biomasse 18 Valutazione della sostenibilità dei prodotti 20 Sviluppo di nuovi metodi di analisi delle biomasse 22 Test delle performance di strumenti per l analisi delle biomasse 23 Pagina 5
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Attività analitiche sulle biomasse solide Il laboratorio Il Laboratorio Biomasse è dotato di strumenti e sistemi necessari per la caratterizzazione della biomassa solida e liquida per usi energetici ed industriali. Le analisi vengono condotte in conformità con le più recenti norme tecniche nazionali ed europee del settore energetico. Norme di riferimento Il Laboratorio Biomasse monitora l evoluzione normativa internazionale sulla qualità delle biomasse seguendo le attività del gruppo ISO/TC 238 solid biofuels e del CEN/TC 335 - Biomass standards attraverso il Comitato Termotecnico Italiano. Analisi di laboratorio sulle biomasse solide Pagina 6 Per la valutazione dei biocombustibili solidi il Laboratorio Biomasse ha già recepito il pacchetto di nuove norme UNI EN ISO 17225. Il riferimento sulle biomasse liquide è dettato dalla UNI/TS 11163:2009. L analisi dei diversi parametri chimico fisici di una biomassa consente di esprimere un giudizio sulle sue prestazioni tecniche, energetiche ed ambientali. Nella tabella della successiva pagina sono elencate le principali analisi di caratterizzazione delle biomasse solide condotte dal Laboratorio Biomasse il quale, vista l esperienza nel settore del gruppo di lavoro, è in grado di supportare gli utenti nella scelta del tipo di analisi da svolgere e, in generale, del corretto approccio analitico da seguire a seconda delle diverse esigenze e contesto. Al fine di verificare la qualità dei propri protocolli di analisi e l affidabilità delle risposte il Laboratorio Biomasse si sottopone a test di verifica organizzati da istituti specializzati nell ambito di specifici round robin test.
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Analisi I risultati delle analisi L iter analitico si completa nella produzione di un report contenente i risultati delle analisi. Il report contiene le principali informazioni sul campione, le normative di laboratorio e, se si ritiene necessario, delle note da parte degli operatori. Il Laboratorio Biomasse è a disposizione degli utenti per le opportune valutazioni sui risultati delle analisi ed un eventuale confronto sulle azioni da intraprendere. ANALISI METODOLOGIA Campionamento delle biomasse UNI EN 14778 Preparazione del campione UNI EN 14780 Contenuto di umidità UNI EN 14774 Contenuto di ceneri UNI EN 14775 Potere calorifico superiore UNI EN 14918 Potere calorifico inferiore o netto UNI EN 14918 Analisi elementare (CHNO/S) UNI EN 15104 Contenuto di zolfo e cloro UNI EN 15289 Cloro, sodio e potassio solubile UNI EN 15105 Metalli pesanti UNI EN 15297 Elementi maggiori UNI EN 15290 Massa volumica UNI EN 15103 Distribuzione granulometrica UNI EN 15149-2 Sostanza volatile UNI EN 15148 Temperatura di fusione ceneri UNI CEN/TS 15370 Durabilità meccanica (pellet) UNI EN 15210-1 Diametro e lunghezza (pellet) UNI EN 16127 Polveri (pellet) UNI EN 15210-1 Massa volumica particelle (pellet) UNI EN 15150 Come richiedere l analisi ed inviare il campione Per richiedere un preventivo o informazioni su altri parametri scrivere a info@biomasslab.it oppure chiamare i numeri 071-2204167 o 071-2204297. Insieme al preventivo il Laboratorio Biomasse fornirà informazioni relative alle modalità di spedizione, le quantità di campione da inviare e i tempi di restituzione dei risultati. Pagina 7
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Analisi della qualità del pellet Biocombustibili di qualità standard Il pellet ed i biocombustibili densificati hanno fatto registrare negli ultimi anni un utilizzo sempre più diffuso. Il successo è legato agli standard qualitativi, relativamente elevati per questa categoria di prodotti. Le normative UNI EN ISO 17225-2 e 6 stabiliscono, sulla base di parametri fondamentali, le classi di qualità dei pellet e dei densificati in generale. Il Laboratorio Biomasse dispone degli strumenti necessari alla completa caratterizzazione di tali prodotti e, pertanto, è in grado di verificare il rispetto delle specifiche di qualità previste dalla normativa vigente. Analisi Il set di parametri fondamentali per completare il quadro analitico richiesto dalle norme sui pellet, e stabilire quindi le classi di appartenenza, sono elencati nella tabella a fianco. Tuttavia, è possibile anche optare per una caratterizzazione parziale dei prodotti, selezionando cioè solo quei parametri strettamente indispensabili ad un controllo essenziale dei vari aspetti della qualità. Obiettivo ANALISI METODOLOGIA Preparazione del campione UNI EN 14780 Diametro e lunghezza pellet UNI EN 16127 Massa volumica apparente UNI EN 15103 Contenuto di umidità UNI EN 14774-1 Contenuto di ceneri UNI EN 14775 Durabilità meccanica UNI EN 15210-1 Potere calorifico inferiore UNI EN 14918 Azoto UNI EN 15104 Cloro e Zolfo UNI EN 15289 Metalli pesanti UNI EN 15297 Analisi fusibilità ceneri UNI CEN/TS 15370 L obiettivo è permettere al produttore, o rivenditore, di disporre di garanzie sulle prestazioni energetiche, sul comportamento nell impianto termico e sugli aspetti ambientali. Pagina 8
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Oli e grassi naturali Le principali biomasse liquide sono rappresentate dagli oli vegetali. Essi possono essere estratti meccanicamente e/o chimicamente da semi di colture oleaginose o derivare da altri processi produttivi (scarti della ristorazione o residui del settore agroalimentare). Il principale riferimento normativo per l impiego energetico di oli e grassi è rappresentato dalla UNI/TS 11163:2009. Analisi delle biomasse liquide Il Laboratorio Biomasse dispone degli strumenti necessari alla caratterizzazione di tali prodotti e, pertanto, è in grado di verificare il rispetto delle specifiche di qualità previste dagli impianti di conversione energetica. Analisi L elenco delle analisi disponibili è mostrato nella tabella a fianco. Obiettivo L obiettivo è quello di fornire all utente un quadro qualitativo completo, utile sia a verificare il rispetto delle specifiche tecniche previste dai sistemi di valorizzazione energetica a cui sono destinati che ad avere garanzie sulle prestazioni energetiche e sugli aspetti ambientali. ANALISI Contenuto in ceneri Potere Calorifico Superiore Potere Calorifico Inferiore METODOLOGIA ISO 6884 UNI EN ISO 6245 ASTM D240 ASTM D240 Analisi elementare (CHNOS) CEN/TS 15104 Preparazione del campione Analisi composizione acidi grassi Sostanze volatili Analisi termo gravimetrica Densità ISO 5509 ISO 5508 UNI EN ISO 662 UNI EN ISO 665 Metodo in TGA DTA ISO 6883 UNI EN ISO 3675 Viscosità (tra 20 C e 90 C) UNI EN ISO 3104 Acidità UNI EN ISO 660 Numero di iodio UNI EN ISO 3961 Contenuto di acqua UNI EN ISO 12937 UNI EN ISO 8534 Fosforo ISO 10540-3 Sodio e Potassio UNI EN 14108 UNI EN 14109 Pagina 9
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Analisi della qualità delle ceneri Il problema della fusione delle ceneri La presenza delle ceneri nei biocombustibili rappresenta un aspetto molto critico per tutte le tecnologie di conversione energetica. Oltre a costituire un sottoprodotto della combustione che deve essere periodicamente rimosso e smaltito, le ceneri sono anche alla base di diverse problematiche di natura tecnica (formazione di incrostazioni, corrosioni, produzione di agglomerati, ceneri leggere) e ambientale (polveri). Tali criticità sono strettamente legate alla composizione chimica di questi materiali condizionandone il comportamento termico (temperature di fusione e di volatilizzazione). Analisi ANALISI METODOLOGIA Preparazione del campione UNI EN 14780 Contenuto di ceneri UNI EN 14775 Analisi fusibilità ceneri UNI CEN/TS 15370 Frazione minerale UNI EN 15297 Sodio, Cloro e Potassio solubili UNI EN 15105 Caratterizzazione chimico-fisica delle ceneri Il Laboratorio Biomasse è in grado di eseguire analisi sia della quantità delle ceneri contenute nelle biomasse che della loro qualità. È munito dei sistemi per la caratterizzazione chimica delle ceneri e della strumentazione specifica per l analisi del loro comportamento termico (analizzatore di fusibilità). Le metodiche di analisi adottate dal laboratorio sono quelle stabilite dalle normative vigenti (vedi tabella). Pagina 10
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Riscaldamento domestico a biomassa L utilizzo di biomassa legnosa per il riscaldamento domestico (legna, cippato, pellet) rappresenta il 14,5 % dell energia termica prodotta in Italia (ISTAT 2014), ottenuta per la quasi totalità in apparecchi domestici di piccola potenza (<35 kwt) quali camini, stufe e caldaie. Sebbene le biomasse suscitino particolare interesse per la loro natura rinnovabile (direttiva 2009/28/CE) e per l economicità rispetto ai combustibili fossili, la loro diffusione è limitata a causa dell emissione di sostanze inquinanti (es. polveri sottili, IPA, CO, COV, ecc.). Test di combustione e misura delle emissioni Test di combustione e analisi delle emissioni Tale problematica è maggiormente associata ad apparecchi termici di potenza medio-bassa in cui il processo di combustione non è ben controllato e non sono previsti sistemi di abbattimento/trattamento dei fumi. Il Laboratorio Biomasse dispone di una serie di strumenti portatili per la misura delle emissioni (solide e gassose) prodotte da dispositivi di combustione a biomassa, consentendo di effettuare campionamenti direttamente in-situ su impianti esistenti. Inoltre, è disponibile presso il laboratorio un banco emissioni costituito da: una stufa a pellet (ca. 12 kwt) per eseguire dei test di combustione su materiale pellettizzato un tunnel di diluizione a flusso intero per la misura del particolato totale, compresa la frazione condensabile (come richiesto dal decreto termico), e la misura delle emissioni in condizioni di combustione non stazionarie. Pagina 11
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Monitoraggio delle biomasse in impianto Il controllo della qualità a sistema Attraverso una serie di campionamenti periodici e pianificati della biomassa, condotti con metodi definiti dalla normativa ed in grado di rappresentare il lotto della produzione da caratterizzare si realizza un sistema di gestione della qualità. Questo strumento di controllo può essere utilmente applicato sia nei contesti di produzione dei biocombustibili (es. pellet e cippato) che negli impianti dedicati alla produzione di energia termica ed elettrica. Mediante l utilizzo di strumenti di analisi statistica, tra cui le carte di controllo, è possibile verificare che i parametri analitici di interesse, misurati sulla biomassa, rientrino all interno di intervalli di accettabilità. Questi possono essere definiti dalla normativa o dallo stesso utente sulla base di criteri tecnici (es. specifiche di impianto) o di carattere economico (es. prezzo della biomassa). Fasi del piano di monitoraggio Reperimento delle informazioni dell impianto Selezione dei parametri da analizzare Modalità di campionamento Analisi di laboratorio Realizzazione delle carte di controllo Pagina 12
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Soluzioni Il Laboratorio Biomasse si propone di: mettere a punto piani di monitoraggio specifici per raggiungere gli obiettivi di controllo della qualità sostenendo bassi costi analitici prelevare campioni rappresentativi di biomasse da sottoporre alle analisi di laboratorio o addestrare operatori in impianto analizzare i campioni per i parametri selezionati in accordo con le attuali normative del settore realizzare le carte di controllo per monitorare l andamento del processo Obiettivi chiave per gli impianti I risultati del monitoraggio consentono di: Mantenere in efficienza il processo di conversione energetica e/o assicurare la qualità del biocombustibile grazie al controllo preventivo e ben pianificato della qualità delle materie prime. Controllare e classificare i fornitori di materia prima sulla base della qualità della biomassa consegnata in impianto. Identificare le categorie di biomasse che si dimostrano più critiche per l utilizzo in impianto Dimostrare il perseguimento di obiettivi di qualità del processo o del prodotto (possibilità di implementare in un Sistema di Gestione Qualità). Pagina 13
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Installazione di laboratori presso impianti Perché implementare un laboratorio presso il proprio impianto? Risultati delle analisi in tempi brevi Riduzione dei costi Azione di monitoraggio della qualità della biomassa più incisiva Controllo ambientale più efficace e possibilità di implementare protocolli di autocertificazione Maggiore predisposizione all implementazione di sistemi di monitoraggio più completi supportati da un laboratorio specializzato Maggiore capacità decisionale nell ambito dell approvvigionamento della biomassa Laboratorio in impianto Laboratorio Biomasse Le quattro fasi di intervento del Laboratorio Biomasse 1) Visita in impianto: analisi contesto, definizione obiettivi 2) Progettazione: individuazione possibili soluzioni tecniche 3) Implementazione: scelta di sistemi e macchine e configurazione organizzativa del laboratorio 4) Formazione: addestramento del personale tecnico Pagina 14
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Analisi Quale tipo di parametri analizzare in impianto? Installare un laboratorio in impianto richiede una fase di progettazione molto attenta che parte dalla definizione corretta degli obiettivi da raggiungere. ANALISI Umidità Granulometria Massa volumica Ceneri Durabilità (pellet) STRUMENTAZIONE Stufa ventilata e bilancia tecnica Setacci, vibrovaglio e bilancia tecnica Contenitore cilindrico e bilancia tecnica Muffola e bilancia di precisione Macchina della durabilità, setaccio, bilancia tecnica La struttura deve essere configurata per determinare solo quei parametri analitici della biomassa utili a fornirne indicazioni sulla qualità. In tabella sono riportati alcuni importanti parametri che secondo l esperienza del Laboratorio Biomasse possono essere determinati senza difficoltà da un laboratorio in impianto e che forniscono agli operatori le informazioni essenziali per esprimere un primo giudizio di carattere tecnico ed economico sul prodotto. Il Laboratorio Biomasse è in grado di supportare gli impianti sia nelle fasi di intervento che nella predisposizione di metodi di analisi e controllo dei dati. Esempio di possibile schema sinergico con il Laboratorio Biomasse Campione di biomassa I campioni analizzati presso il laboratorio in impianto possono essere inviati al Laboratorio Biomasse qualora si necessiti di una conferma dei dati analitici o di approfondimenti con l analisi di altri parametri. Ciò consente di aumentare la resa del sistema analitico implementato. Laboratorio in impianto Controllo della biomassa tal quale con possibilità di introdurre sistemi rapidi di analisi Archiviazione dati e campioni Pagina 15
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Ingegnerizzazione del pellet e dei densificati Biocombustibili densificati La densificazione delle biomasse per la produzione di pellet o bricchette ad uso energetico rappresenta un passaggio produttivo strategico nella filiera di produzione dei biocombustibili. L ampliamento di questa tecnica ad una più ampia gamma di materie prime pone nuove esigenze per raggiungere standard di qualità del biocombustibile che deve garantire le migliori prestazioni possibili. In proposito il Laboratorio Biomasse dispone di una linea operativa che mira a elevare lo standard di qualità delle biomasse, in particolare agricole ed agroindustriali, attraverso test di pellettizzazione di miscele e impiego di additivi inorganici. Pagina 16 Test di pellettizzazione Il Laboratorio Biomasse dispone di varie soluzioni per densificare la materia prima a partire da materiali lignocellulosici di diversa origine, sia puri che in miscela. Il pellet prodotto viene subito analizzato per verificarne la rispondenza alle caratteristiche richieste. Upgrade del combustibili Sono quell insieme di attività di laboratorio che mirano a migliorare la qualità della biomassa per ciò che concerne la fusibilità delle ceneri ed il comportamento generale in caldaia. La corretta miscela di biomasse e l uso di specifici additivi inorganici consente di produrre un biocombustibile con minori problemi di incrostazioni e fusibilità.
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Test di estrazione dell olio da oleaginose L estrazione meccanica La produzione di olio vegetale per estrazione meccanica dai semi di oleaginose rappresenta un interessante opportunità per le filiere agricole di piccole e medie dimensioni. I prodotti, olio grezzo e panello solido, possono trovare applicazioni in ambiti diversi - alimentare, energetico, zootecnico, agronomico, ecc. - a seconda del tipo di seme utilizzato. Il Laboratorio Biomasse, al fine di migliorare le conoscenze del processo e accrescere la qualità dei prodotti, ha condotto numerosi test su diverse tipologie di seme e utilizzando vari modelli di pressa meccanica. Tipo di seme, temperatura e pressione sono i parametri che maggiormente influenzano le rese di processo e la qualità, pertanto sono stati oggetto di studio nelle sperimentazioni. Pressa meccanica Attualmente il Laboratorio Biomasse dispone di una pressa meccanica con capacità operativa di circa 50-60 kg/h che utilizza per valutare la quantità di olio estraibile meccanicamente dalle diverse tipologie di seme. Negli ultimi anni la sperimentazione si è orientata maggiormente verso semi provenienti da colture sperimentali (es. brassica carinata), da colture extraeuropee (es. jatropha) e anche da semi recuperati da residui agroindustriali (es. vinaccioli, semi di pomodoro). Metodo Soxhlet Al fine di determinare le rese del processo di estrazione meccanica è fondamentale conoscere il contenuto di olio nei semi sottoposti al processo. A tale scopo il Laboratorio biomasse si avvale dell estrazione chimica (con solvente) mediante metodo Soxhlet. Normativa di riferimento: UNI EN ISO 659. Pagina 17
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Torrefazione e trattamento idrotermico delle biomasse Upgrade delle biomasse Il Laboratorio Biomasse studia da alcuni anni le tecniche di trattamento termico della biomassa conducendo una serie test sperimentali su biomasse solide residuali dei settori agroalimentare e forestale. Trattamenti termici in pillole La torrefazione è un trattamento delle biomasse condotto a temperature comprese tra 200 e 300 C, in atmosfera inerte e pressione atmosferica. Dal processo si ottiene un biocombustibile ad alto contenuto energetico; resistente ai microorganismi ed idrofobo. Il trattamento idrotermico consiste in una carbonizzazione più o meno spinta delle biomasse condotta in mezzo acquoso, a pressione relativamente elevata e temperature comprese tra 180 e 260 C. Questo processo combina agli effetti della torrefazione i benefici di una riduzione del contenuto in ceneri. I sistemi e l approccio del Laboratorio Biomasse Pagina 18 Lo studio dei processi termici necessita di una serie di dispositivi atti alla realizzazione dei trattamenti e alla misura delle proprietà dei prodotti ottenuti. L analizzatore termogravimetrico (TGA/DTA) consente di studiare il comportamento termico delle biomasse e di impostare adeguati piani sperimentali per i successivi test al reattore. Il Laboratorio Biomasse dispone di due reattori da banco, uno per la conduzione di test su scala di laboratorio ed uno più grande appositamente costruito per trattare matrici più grossolane ed in quantità tali da consentire l analisi di parametri speciali sul prodotto torrefatto.
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Upgrade Analisi dei parametri chimico fisici Le analisi vengono condotte in conformità con le più recenti norme tecniche nazionali ed europee del settore energetico. Torrefatto: biocombustibile di qualità superiore Con il trattamento termico delle biomasse è possibile ottenere un biocombustibile dalle proprietà superiori, dotato infatti di maggiore densità energetica, omogeneità (standardizzazione), facilità di macinazione, comportamento idrofobico, stabilità biologica. Idrotrattamento del legno L efficienza complessiva dei trattamenti viene misurata attraverso l analisi dei bilanci di massa e di energia mentre l upgrade qualitativo delle biomasse viene valutato ricorrendo anche ad elaborazioni grafiche specifiche. I risultati ottenuti vengono raccolti in un database dedicato e quindi confrontati con dei materiali di riferimento. I trattamenti termici in mezzo acquoso possono trovare un interessante applicazione come pre-trattamento delle biomasse legnose destinate alla produzione di pellet e densificato di elevata qualità. Questo trattamento, infatti, è in grado di determinare su legni relativamente scadenti (es. cippato ricco di corteccia o sporco di terra) un miglioramento del potere calorifico ed una riduzione del contenuto di ceneri tali da consentire la produzione di un pellet di classe superiore. Pagina 19
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Valutazione della sostenibilità dei prodotti La sostenibilità Il concetto di sostenibilità racchiude in se molteplici aspetti, principalmente ambientali, economici, sociali e istituzionali, spesso tra loro correlati. Una delle attività sulle quali risulta prioritaria l applicazione di tale concetto è la produzione di energia, alla base dello sviluppo della società attuale, ma si sta sempre più diffondendo anche alle produzioni agroalimentari. La valutazione della sostenibilità energetica e ambientale infatti è uno strumento utile per diverse finalità che spaziano dall ottimizzazione di processi e filiere produttive a strumenti di marketing, dalla verifica del rispetto di limiti imposti da specifiche normative al miglioramento dell accettabilità. Il metodo di valutazione La valutazione della sostenibilità energetica e ambientale dei prodotti è sempre più legata ad approcci di tipo LCA (Life Cycle Assessment) che considerano le intere filiere produttive, dalla produzione ed estrazione delle materie prime alla produzione e uso del bene. Tale approccio è oramai diventato standard quando si parla di biocarburanti (e.g. biodiesel e bioetanolo) e biocombustibili (e.g. pellet, agripellet, cippato, bricchette, biogas) e prodotti agroalimentari (e.g. vino, pasta). Le analisi LCA si basano sull impiego di informazioni relative alle filiere produttive e di software di elaborazione dotati di banche dati aggiornate e affidabili. Pagina 20
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Soluzioni Il Laboratorio Biomasse è dotato del software e banche dati LCA più aggiornati. L attività di laboratorio e di ricerca svolta nell ambito delle biomasse, dei biocombustibili e delle filiere agroalimentari consente inoltre di disporre di informazioni affidabili e utili allo svolgimento degli studi LCA. Il personale del Laboratorio Biomasse ha partecipato allo sviluppo della normativa tecnica nazionale e internazionale in tema di sostenibilità ed è quindi in grado di affrontare con competenza la tematica. Risultati Sono stati calcolati i risparmi di emissione di CO2 equivalente e i bilanci energetici di diverse filiere di Sostenibilità pellet da potature di vite produzione di biocombustibile, in p a r t i c o l a r e a partire da residui colturali e agro industriali. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Global Warming Potential (g CO2eq/MJ) SCENARIO A SCENARIO B RIFERIMENTO FOSSILE Risparmio CO2 75% 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Cumulative Energy Demand (MJ X/MJ) SCENARIO A SCENARIO B RIFERIMENTO FOSSILE Bilancio energetico1:5 Tali valutazioni sono utili a livello aziendale sia a fini di miglioramento d e l l e f f i c i e n z a energetica che di contenimento degli impatti ambientali. Pagina 21
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A - Università Politecnica delle Marche Sviluppo di nuovi metodi di analisi delle biomasse Analisi della qualità della biomassa Il mercato delle biomasse energetiche sta subendo una rapida espansione in risposta al continuo aumento della domanda energetica globale e alla contemporanea necessità di riduzione delle emissioni di gas serra. In questo contesto, la determinazione della qualità del biocombustibile, definita dalla normativa tecnica, è un requisito fondamentale per la tutela del consumatore e dell ambiente. Attualmente, il controllo della qualità di una biomassa viene eseguito in laboratori specializzati e prevede la determinazione di una serie di parametri chimici e fisici basata su metodologie analitiche lunghe e costose, spesso non compatibili con le necessità industriali. Da qui l interesse per lo sviluppo di tecniche di analisi rapide, che possano essere eseguite senza l impiego di personale specializzato e possibilmente non distruttive. Strumentazione per l analisi rapida delle biomasse Il Laboratorio Biomasse, che da anni è vicino al settore industriale ed alle sue problematiche, si è equipaggiato di una serie di strumenti idonei allo sviluppo di metodi di analisi rapida della qualità delle biomasse ad uso energetico, nello specifico: Pagina 22 Spettrofotometro infrarosso a trasformata di Fourier per la lettura di solidi in medio e vicino infrarosso Dispositivi per la misura rapida dell umidità nelle biomasse solide Analizzatore termogravimetrico differenziale e termico Il Laboratorio inoltre offre il servizio di calibrazione dei metodi di analisi effettuando il confronto con le tecniche di misura a norma.
Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY - Tel/Fax: 071 220 4167 Web: www.laboratoriobiomasse.it ; email: info@biomasslab.it Test delle performance di strumenti per l analisi delle biomasse L esperienza al servizio dell innovazione Il Laboratorio biomasse, grazie alla solida esperienza maturata nel campo delle analisi sulle biomasse, si propone di sviluppare e/o testare nuove soluzioni analitiche, alternative a quelle di riferimento, allo scopo di individuare metodi di analisi innovativi, più rapidi, economici ed efficienti. Sempre di più cresce, infatti, la necessità da parte delle centrali a biomasse e dei produttori di biocombustibili di analizzare certi parametri qualitativi delle materie prime (es. umidità, ceneri, contenuto energetico) al momento della fornitura. Di qui l interesse verso sistemi di misura rapida. Alla luce di ciò il laboratorio biomasse si propone di individuare, sviluppare, o semplicemente testare, nuovi sistemi e strumenti di analisi atti a soddisfare le specifiche esigenze degli operatori. Alcuni esempi di metodi analitici alternativi Il Laboratorio Biomasse ha sviluppato un metodo semplificato per l analisi della fusibilità delle ceneri nei pellet. Il protocollo di analisi è stato messo a punto grazie all esperienza acquisita durante il progetto i n t e r n a z i o n a l e d i r i c e r c a AshMelT (www.ashmelt.eu) al quale il Laboratorio Biomasse ha partecipato. Il Laboratorio Biomasse ha anche collaborato con note aziende del settore energetico nazionale per individuare e testare dei dispositivi per la misura rapida dell umidità nelle biomasse. Gli strumenti sono stati testati su diverse tipologie di biomassa, a vari gradi di umidità, e confrontati con il metodo analitico di riferimento (essiccazione in stufa) al fine di verificarne l attendibilità. Pagina 23
Laboratorio Biomasse Dipartimento D3A Via Brecce Bianche 60131 Ancona ITALY Tel: 0712204167-0712204297 Fax: 0712204167 Email: info@biomasslab.it Web: www.laboratoriobiomasse.it