BIOGAS DA COPRODOTTI DELLA BARBABIETOLA DA ZUCCHERO E DA BIETOLA METANIGENA Giuseppe Ciuffreda Sviluppo ed evoluzione della filiera del biogas/biometano La valorizzazione dei energetica di sottoprodotti agroindustriali AGROFER - Cesena 1 aprile 2011 -
Distribuzione geografica area di coltivazione e zuccherifici 1 2 3 1 50.000 ha semina primaverile 3.000 Ha, 100% semina primaverile, 2 9.000 Ha, semina autunnale 3 4 2
Filiera bieticolo-saccarifera Superfici, produzioni e rese in saccarosio anno 2010 SOCIETA' San Quirico ERIDANIASADA M Pontelongo ITALIAZUCCHERI Minerbio CO.PRO.B. Termoli Z. DEL MOLISE Superficie ha Peso netto radici t Produzione radici t/ha Polarizzazione % Saccarosio t Saccarosio t/ha 15.950 949.386 59,52 14,07 133.579 8,37 8.760 523.839 59,80 13,82 72.395 8,26 23.975 1.472.205 61,41 14,32 210.820 8,80 13.403 603.404 45,02 16,74 101.010 7,54 Totale 62.088 3.548.834 517.803 Fonte ABSI 2010
Consumo zucchero in Italia 1,6 milioni di tonnellate Produciamo solo 1/3 del fabbisogno nazionale
Effetto riforma OCM zucchero Dopo la riforma del OCM zucchero la filiera ha avviato una percorso al fine di sostenere il reddito dei bieticoltori Politiche di sostegno al prezzo delle bietole attraverso la valorizzazione dei suoi sottoprodotti Miglioramento delle rese produttive attraverso assistenza tecnica qualificata e selezione di materiali genetici tolleranti
Valorizzazione dei sottoprodotti della bietola Valorizzazione da attuarsi attraverso l utilizzo dei coprodotti nella filiera Biogas-energia I coprodotti utilizzabili sono: - Foglie e colletti - Polpe di restituzione
Composizione prezzo bietola 2011 Prezzo industriale 26,29 Integrazione Industria saccarifera 3,00 Articolo 68 4,51 Compenso rinuncia polpe 5,90 tot. 39,70 /t
Barbabietola da zucchero BIETOLA Foglie coletti coprodotto Radici Zuccherificio Polpe
Potenzialità produttive barbabietola da zucchero BIETOLA Radici Foglie/colletti Polpe Biomassa S. Secca 55-120 t/ha 20-50 t/ha 12-23 t/ha 4-8 t/ha 7,4 16.2 t/ha 1.9 4.0 t/ha
Raccolta foglie e colletti TRADIZIONALE RECUPERO
Ricavo agricolo recupero foglie e colletti PRODUZIONE (t/ha) 20 50 PLV ( /ha) 200 500 COSTI RACCOLTA ( /ha) 40 40 REDDITO NETTO ( /ha) 164 464 Zuccherificio di S. Quirico Eridania Sadam Consorzio Nazionale Bieticoltori hanno stabilito un prezzo di 10 /t franco trasporto venditore
Produzione di biogas da foglie e colletti Sostanza secca (%) Proteina grezza Composizione tipo (% su ss) Zuccheri Lipidi grezzi Fibra grezza Ceneri Estrattivi inazotati solubili (% ss) 15-25 9,6 1,8 16,7 12-25 46,4 10,9 PRODUZIONE BIOGAS PROVE BATCH PROVE IN CONTINUO TESI Nm 3 gas/t SV % Metano Nm 3 gas/t SV % Metano FOGLIE E COLLETTI FRESCHI 572 57 FOGLIE E COLLETTI INSILATE 441 434 56
Produzione di biogas e metano da foglie e colletti dopo 80 giorni d insilamento (37 C x 35 gg) 57% metano Prova realizzata in collaborazione CRPA
Produzione di biogas e metano da foglie e colletti - 23 % Prova realizzata in collaborazio ne CRPA dopo 80 giorni d insilamento (37 C x 35 gg) 57% metano dopo 160 giorni d insilamento (39 C x 50 gg) 56% metano
Produzione di biogas e metano da radici di bietola Foto scattate al momento della raccolta
Conservazione delle radici Momento della realizzazione del silobag
Conservazione delle matrici Momento della realizzazione del silobag Sezione longitudinale di un fittone di bietola dopo 150 giorni di insilamento Apertura del silobag con evidente accumulo di percolato
Produzione di biogas e metano da radici di bietola (prova Batch) - 21 % - 25 % Metano nel biogas 64,3-65,0% Durata prova 60 giorni - 39 C
Produzione di biogas e metano da radici di bietola (prova in continuo) Tesi a confronto e loro composizione Tesi Liquame bovino Radici di bietola Silomais Radice di bietola intera 20% 80% 0 Radice di bietola intera + insilato di mais 20% 50% 30% B. Demirel, P Scherer, 2008, studio simile condotto su bietola insilata con forti problemi di abbassamento del ph durante il processo ha richiesto l utilizzo di sostanze tampone NHCO 3, NH 4 Cl, KHCO 3 Prova realizzata in collaborazione con CRPA
Risultati digestione prova IN continuo Tesi Biogas Nm 3 /t SV CH 4 (%) H 2 S (ppm) NH 3 (ppm) Liquame bovino + radici bietola 718 ± 87 63,6 ± 1,9 211 ± 198 32,7 ± 21,8 Liquame bovino + radici bietola + silomais 649 ± 59 63,0 ± 2,0 169 ± 93 11,9 ±10,3 a Dati produttivi solo liquami 173 Nm 3 /t SV di CH 4 Dati produttivi solo silomas 399 Nm 3 /t SV di CH 4 Durata prova 35 giorni HRT 39 C due cicli
Produzione di biogas e metano da radici di bietola (prova in continuo) Metano nel biogas 63-65%
Produzione di biogas e metano da Polpe di bietola
Potenzialità produttive biomassa e metano barbabietola da zucchero BIETOLA Radici Foglie/colletti Polpe Biomassa (t/ha) S. Secca t/ha 55-120 20-50 12-23 4-8 7,4 16.2 1.9 4.0 Metano Nm 3 /ha 5800-11000 820-1650 480 1026
Potenzialità produttive biomassa e metano barbabietola da zucchero Produzione ad ettaro di metano da 7140-13670 Nm 3
Determinazione prezzo di radici e foglie colletti ad uso energetico Mais Bietola Foglie colletti Contenuto in Solidi Totali (% su tal quale) 30 20 15 Contenuto in Solidi Volatili (% su ST) 95 95 87 Resa in biogas (Nm 3 /t di Solidi Volatili) 600 800 430 Contenuto di metano nel biogas (%) 53 63 53 Coefficiente di conversione 1 0,965 0,297 Prezzo biomassa ( /t) 40 38,60 11,88
Confronto tra i ricavi, costi e margine lordo ricavabile in tre ipotesi di studio
CONCLUSIONI Utilizzare foglie/colletti e polpe di bietola per produzione di biogas è un buon metodo per recuperare redditività alla coltura della bietola. Tale recupero inoltre consente di non sottrarre superficie agricola per la produzione di alimenti. Le radici di bietola sono un ottimo substrato per produrre biomassa (alta percentuale di metano nel biogas e molto facile da digerire). Conferire le radici di bietola ad un digestore tuttavia dopo una valutazione attenta dei costi, non risulta competitivo rispetto alla produzione dello zucchero. Maggiori costi per lavaggio, ed insilamento.
CONCLUSIONI Nelle realtà dove il mais risulta poco produttivo, a causa della basse disponibilità idriche, la barbabietola rappresenta una valida alternativa per alimentare un digestore Visto il forte sviluppo della filiera biogas energia è auspicabile nel prossimo futuro anche per l Italia una situazione produttiva simile al Brasile in cui l industria saccarifera produce zucchero o etanolo in funzione del prezzo di mercato. Oggi lo zuccherificio di S. Quirico (PR) ha realizzato un digestore all interno dello stabilimento (1 MW) e utilizza il 67 % silomais, 14 polpe di bietola e 20% foglie e colletti Il CNB ha in progetto di realizzare 12 impianti nel comprensorio bieticolo dello stabilimento di S. Quirico. Anche Il Gruppo COPROB ITALIA ZUCCHERI ha in progetto la realizzazione di un impianto nello stabilimento di Minerbio
Grazie per l attenzione
AUTORI DELLA RICERCA Bibliografia B. Demirel, P Scherer, 2008, Production of methane from sugar beet silage without manure addition by a single-stage anaerobic digestion progess, Biomass and Bionergy 32, pp. 203-209. L. Brooks, V. Parravicini, K. Svardal, H. Kroiss and L. Prendl, Biogas from sugar beet press pulp as substitute of fossil fuel in sugar beet factories, Water Science & Technology Vol 58 No 7 pp 1497 1504 IWA Publishing 2008 Hutnan M, Drtil M, Mrafkova L. Anaerobic biodegradation of sugar beet pulp. Biodegradation 2000;11:203 11 Stoppok K, Buchholz K. Continuous anaerobic conversion of sugar beet pulp to biogas. Biotechnology Letters 1985;7:119 24.
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