Consorzio Italiano Compostatori Corso di specializzazione: la qualità nei processi di compostaggio ECOMONDO - Rimini, 2-3 Novembre 2004 LA DIGESTIONE ANAEROBICA DEI RIFIUTI ORGANICI E DI ALTRE BIOMASSE: SITUAZIONE E PROSPETTIVE IN EUROPA E IN ITALIA Sergio Piccinini Centro Ricerche Produzione Animali Reggio Emilia, www.crpa.it Comitato Tecnico CIC
La digestione anaerobica è un processo biologico per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (energia rinnovabile) costituito principalmente da metano e anidride carbonica; la percentuale di metano nel biogas varia a secondo del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all 80% circa.
Schema riassuntivo di decomposizione anaerobica delle sostanze organiche durante la digestione. CARBOIDRATI GRASSI PROTEINE Zuccheri semplici ACIDI VOLATILI ALCOOLI Glicerolo Acidi grassi ACIDI VOLATILI METANO ANIDR. CARBONICA Gruppi sub proteici Amminoacidi Amine Ammoniaca Azoto Mercaptani Indolo Skatolo Idrogeno solf.
Sostanza organica Carboidrati Proteine Lipidi Schema del processo biologico di digestione anaerobica 20% ACETATO 52% 100% BATTERI IDROLITICI E FERMENTATIVI 75% Acidi grassi Alcoli etc. Batteri acetogenici Batteri omoacetogenici 23% 5% H 2 + CO 2 Batteri metanigeni acetoclastici 72% CH 4 + CO 2 Batteri metanigeni idrogenotrofi CH 4 + H 2 O 28%
Biomasse e scarti organici avviabili a DA e loro resa in Biogas (m 3 per ton di solidi volatili) Materiali m 3 biogas/t SV Deiezioni animali (suini, bovini, avicunicoli) Residui colturali barbabietole..) (paglia, colletti Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..) 200-500 350-400 400-800 Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale ed 550-1000 intestinale, sangue, fanghi di flottazione ) Fanghi di depurazione 250-350 Frazione organica rifiuti urbani 400-600 Colture energetiche zuccherino ) (mais, sorgo 550-750
Schema dei processi di trasformazione dei materiali di categoria 2 INCENERIMENTO DIR. 2000/76/CE COINCENERIMENTO DIR.2000/76/CE MATERIALI DI CATEGORIA 2 IMPIANTI DI TRATTAMENTO PER I MATERIALI DI CATEGORIA 2 INSILAGGIO DEL PESCE STALLATICO CONTENUTO TUBO DIGERENTE TRATTAMENTO A 133 C, 20 MIN., 3 BAR PRODOTTI OLEOCHIMICI BIOGAS O COMPOSTAGGIO DISCARICA DIR. 1999/31/CE SPANDIMENTO SUL SUOLO FERTILIZZANTI
Schema dei processi di trasformazione dei materiali di categoria 3 INCENERIMENTO DIR. 2000/76/CE IMPIANTI TECNICI PRODOTTI TECNICI BIOGAS O COMPOSTAGGIO MATERIALI DI CATEGORIA 3 IMPIANTI DI TRATTAMENTO PER I MATERIALI DI CATEGORIA 3 PRODOTTI PER L ALIMENTAZIONE IMPIANTI DI TRATTAMENTO IMPIANTI PER CIBO PER ANIMALI CIBO PER ANIMALI COINCENERIMENTO DIR.2000/76/CE DISCARICA DIR. 1999/31/CE INSILAGGIO DEL PESCE
Schema di flusso applicabile per i sottoprodotti di origine animale avviati a digestione anaerobica Sottoprodotti animali Triturazione 12 mm Igienizzazione 1 ora a 70 C Rifiuti organici Miscelazione Digestione anaerobica
Le tecniche di digestione Le tecniche di digestione anaerobica possono essere suddivise in due gruppi principali: Digestione a secco (dry digestion), quando il substrato avviato a digestione ha un contenuto di solidi totali (ST)? 20%; Digestione a umido (wet digestion), quando il substrato ha un contenuto di ST? 10%. Processi con valori di secco intermedi sono meno comuni e vengono in genere definiti processi a semisecco.
Le tecniche di digestione La digestione anaerobica può essere condotta o in condizione mesofile (circa 35 C), con tempi di residenza di 14-30 giorni, o termofile (circa 55 C), con tempi di residenza inferiori ai 14-16 giorni. Con impianti semplificati è possibile operare anche in psicrofilia (10-25 C), con tempi di residenza superiori ai 30 giorni.
La trasformazione del biogas in energia Può avvenire per: combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica ; combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica; combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e di energia termica; uso per autotrazione come metano al 95%.
Incentivazione dell energia rinnovabile Nel 2004 i produttori italiani di EE da fonte convenzionale sono obbligati ad immettere in rete il 2,35% di EE prodotta da fonti rinnovabili o ad acquistare i Certificati Verdi (CV). I CV sono titoli annuali attribuiti all EE prodotta da fonti rinnovabili; il loro valore è determinato sul mercato dal gioco della domanda e dell offerta (0,075-0,085 Euro /kwh/ kwh) Oggi il valore dell EE dotata di CV ceduta alla rete elettrica è 0,12-0,13 0,13 Euro/kWh kwh. Attualmente la durata del CV è di 8 anni, elevabile per le biomasse.
La diffusione in Europa La sua diffusione è incominciata nel settore della stabilizzazione dei fanghi di depurazione (si stimano circa 1600 digestori operativi attualmente nei paesi dell Unione Europea). E considerata una delle tecnologie migliori per il trattamento delle acque reflue industriali ad alto carico organico ( in Europa sono operativi circa 400 impianti di biogas su questi reflui). Il recupero di biogas dalle discariche per rifiuti urbani rappresenta in Europa, in particolare in Gran Bretagna, la più importante fonte di energia alternativa da biomasse, con circa 450 impianti operativi.
La diffusione in Europa Numerosi sono anche i digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici: attualmente oltre 2000 impianti sono operativi nei paesi della Comunità Europea, in particolare in Germania (oltre 1800), Austria, Italia, Danimarca e Svezia. Sta crescendo anche l utilizzo della digestione anaerobica nel trattamento della frazione organica dei rifiuti urbani, in miscela con altri scarti organici industriali e con liquami zootecnici (co-digestione). In Europa circa 130 impianti di digestione anaerobica trattano ciascuno più di 2500 t/anno di frazione organica di rifiuti urbani e/o residui organici industriali.
La diffusione in Europa In Danimarca sono attualmente funzionanti 21 impianti centralizzati di co-digestione che trattano annualmente circa 1.000.000 t di liquami zootecnici e 325.000 t di residui organici industriali e FORSU. In Svezia sono operativi 13 impianti centralizzati di cui 7 trattano anche sottoprodotti di origine animale
La diffusione in Europa La Germania è il Paese europeo nel quale la digestione anaerobica ha avuto il maggior impulso. I dati al 2003, parlano di circa 2.000 impianti esistenti con una potenza elettrica installata di circa 250 MW. Circa il 94% degli impianti di biogas operano in codigestione, trattando assieme ai liquami zootecnici altri substrati organici, scarti dell agroindustria, scarti domestici e della ristorazione, soprattutto colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, barbabietola da foraggio, patate ecc.) e residui colturali. Importante per lo sviluppo del settore è stata la politica di incentivazione del Governo tedesco, che ha fissato un prezzo per l energia elettrica da biogas di circa 10 centesimi di euro/kwh per un periodo di 20 anni ed eroga in genere anche un contributo sull investimento.
Schema di impianto di biogas per liquami bovini diffuso in Germania
Impianto aziendale in Germania: codigestione di liquami suini e scarti agroindustria; 1 cogeneratore da 40 kw.
Impianto aziendale in Germania: codigestione di liquami suini, pollina e energy crops; 2 cogeneratori da 100 kw.
Impianto aziendale Austriaco: codigestione di liquami suini, energy crops e residui colturali 2 cogeneratori 30+15 kw
L impianto di Studsgard, Herning, DK Allevatori che forniscono liquame: 54 - Volume di digestione: 6600 m 3 (2 reattori da 3300 m 3 ciascuno) - Temperatura di processo: 50 C - Tempo di ritenzione (HRT): 16 giorni - Carico organico all impianto : liquami zootecnci 90000 t/anno, scarti organici agro-industriali 20-25000 t/anno, FORSU 4000 t/anno - Volume delle vasche di stoccaggio del liquame digerito: 33000 m 3 - Produzione di biogas: circa 3,5 milioni di m 3 /anno
L impianto di Studsgard, Herning, DK
L impianto di Studsgard, Herning, DK Cisterna trasporto sangue di macellazione
Impianto di Langeweg, Olanda 3 digestori termofili da 750 m3 ciascuno, liquami suini 25000 t/a + 5000 t/a di scarti organici agro-industriali
Impianto di Langeweg, Olanda Sfalci verde pubblico, 4 t/d, alimentati al digestore
L impianto di Sinding-Orre, Herning, Danimarca - Allevatori che forniscono liquame: 34 - Volume di digestione: 2250 m 3 (3 reattori da 750 m 3 ciascuno) - Temperatura di processo: 51 C - Tempo di ritenzione (HRT): 15-16 giorni - Carico organico all impianto (dati 1999): liquami zootecnci: 117 t/giorno scarti organici agro-industriali e civili: 18 t/giorno - Volume delle vasche di stoccaggio del liquame digerito: 31.500 m 3 -Produzione di biogas: circa 2,4 milioni di Nm 3 /anno, di cui circa il 30% è usato per il riscaldamento del liquame in digestione
L impianto di Sinding-Orre, Herning, Danimarca
L impianto di Linkoping, Svezia Volume di digestione: 7400 m 3 ( 2 reattori da 3700 m 3 ciascuno) Temperatura di processo: 37?C Tempo di ritenzione (HRT): 25-30 giorni Anno 2002: Liquame zootecnico: 4700 t/anno Scarti macellazione (Cat 3) + Acque reflue macellazione: 37500 t/anno Altri scarti organici: 8400 t/anno Produzione di CH4 : circa 3 milioni di Nm 3 /anno
L impianto di Linkoping, Svezia
L impianto di Linkoping, Svezia
La diffusione in Europa Per il 2003 la produzione di biogas nei 15 Paesi dell UE si stima di 3219 ktep (37 TWh); più di 1/3 è biogas da discariche di RU (EurObserv ER, 2004). ktep 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Produzione U.E.di Biogas G.B. D. FR. SP. IT. NL. SV. DK. A. B. GR. IR. FN. L. P. Paesi 2002 2003
La diffusione in Europa La biomassa di scarto prodotta annualmente nei paesi dell Unione Europea ammonta a circa 1200 milioni di tonnellate (Christensen J., 1997), di cui circa il 90% è costituito da deiezioni animali e il resto da rifiuti organici urbani e industriali. Per il 2020 EurObserv ER stima una produzione di biogas di 17987 ktep (circa 209 TWh) per i 15 paesi dell UE.
La situazione in Italia EurObserv ER stima per l Italia una produzione di biogas nel 2003 di 155 ktep (circa 1,8 TWh). Oltre un terzo di questa produzione è dovuta al recupero di biogas dalle discariche per RU. Per il 2020 la stima è di 1626 ktep (circa 18,9 TWh). Il fabbisogno di EE dell Italia nel 2002 è stato di 310,4 TWh.
La situazione in Italia BIOMASSE INTERESSATE: Deiezioni animali : 187.000.000 t/a. Scarti agro- industriali: 12.000.000 t/a. Scarti di macellazione: 2.000.000 t/a. Fanghi di depurazione: 2-3.000.000 t/a. Fraz.org. dei R.U.: 9.000.000 t/a. Residui colturali: 10.000.000 t SS/a Colture energetiche: 230.000 ha set aside
La situazione in Italia Impianti di biogas per liquami zootecnici Un censimento condotto nel 1999 mostrava che 72 impianti di biogas funzionavano con liquami zootecnici in Italia. Cinque di questi sono impianti centralizzati e 67 sono impianti aziendali. La quasi totalità degli impianti è localizzata nelle regioni del nord (39 in Lombardia, 7 in Emilia-Romagna, 12 in Trentino-Alto Adige). Attualmente, fine 2004, gli impianti sono oltre 100 di cui circa 70 sono impianti semplificati e a basso costo, realizzati sovrapponendo una copertura di materiale plastico ad una vasca di stoccaggio dei liquami zootecnici.
La situazione in Italia Impianti di biogas per liquami zootecnici Nel corso degli ultimi due anni anche in Italia si è mostrato interesse alla codigestione dei liquami zootecnici con le colture energetiche (mais e sorgo zuccherino) e attualmente alcuni impianti sono già in costruzione e/o in fase di progettazione.
12 39 3 7 Digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici in Italia (1999): 72 impianti censiti. 3 2 2 1 1 1 1
Impianti biogas: situazione attuale in Alto Adige gennaio 2004 Leggenda: 32 Aziende 01/2004 p.s. sotto 35 UBA 35-80 UBA sopra 80 UBA Impianti in comunitá Impianti in costruzione (6) Impianti in funzione (25) Impianto fuori servizio (1)
Impianto Reattore Temperat. di lavoro ( C) Marsciano (Perugia) CSTR (*) Carico volumetr. (m 3 d -1 ) HRT (d) Volume reattore (m 3 ) Input 30 40 800 18 14200 Liquame suino+reflui agroindustr. Uso Biogas CHP Bettona (Perugia) Spilambert o (Modena) Visano (Brescia) Lozzo Atestino (Padova) CSTR (*) CSTR (*) 30 40 700 13,5 10000 Liquame suino e bovino + reflui agroindustr 30 40 600 20 12000 Liquame suino e bovino+ fanghi civili CSTR 30 40 570 21 12000 Liquame suino e bovino CSTR 30 40 500 10 5000 Fanghi agroindustr.+ FORSU+ (*) : doppio stadio (secondo stadio non miscelato e non riscaldato) liquame bovino CHP CHP CHP CHP CSTR: reattore completamente miscelato (Completely Stirred Tank Reactors) CHP: cogeneratore (Combined Heat and Power engines) HRT: tempo di ritenzione idraulica Tabella 1 Caratteristiche dei cinque impianti di biogas centralizzati operanti su liquami zootecnici in Italia (anno 1999).
Impianto centralizzato di Spilamberto (MO) in primo piano i due digestori anaerobici ( 8000+4000 m3)
Impianto centralizzato di Bettona (PG)
Impianto centralizzato di Bettona Liquame suino e bovino Ditta costruttrice R.P.A. Perugia, Acque reflue da produzione olio d oliva Equalizzazione Liquame alimentato 700-1300 m 3 /d Equalizzazione Digestore anaerobico 1 stadio Biogas Cogeneratore Produzione Biogas Produzione EE di Volume totale dei digestori 9600-12000 m 3 /d (Venduta all ENEL) 4.000.000 kwh/anno 10000 m 3 Temperatura digestione di 35-36 C liquame fango biogas Digestore anaerobico 2 stadio Trattamento aerobico Stoccaggio in laguna Disidratazione fanghi Sistema di fertirrigazione Fango disidratato Uso agronomico Uso agronomico Utilizzazione del Biogas Trasporto liquame input Trasporto liquame output Distanza trasporto Investimento Anno costruzione di di 2 cogeneratori da 410 kw, 1 cogeneratore da 285 kw 25 km di tubazioni, 10 km per gravità, 15 km in pressione Fertirrigazione con tubazioni interrate e in pressione 3-5 km 7,2 milioni di Euro( circa 14 miliardi di Lire) 1982
L impianto consortile di Marsciano (PG) Schema di funzionamento dell impianto BIOGAS energia elettrica ed energia termica LIQUAME IMPIANTO DEPURAZIONE ANAEROBICA SEZIONE AEROBICA ACQUE AZOTATE irrigazione suoli agricoli FANGHI fertilizzazione suoli agricoli
Impianto centralizzato di Marsciano (PG)
Impianto centralizzato di Marsciano (PG)
Tabella 2 - Digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici in Italia (1999) - 72 impianti censiti: 67 Tipo di reattore Alimentazione impianti aziendali 27 impianti sono CSTR (Reattori completamente miscelati) 24 impianti sono di tipo Plug flow vasca in cemento coperta 16 impianti sono lagune coperte 51 impianti: solo liquami suini 3 impianti: prevalentemente liquame suino addizionato con liquame bovino 1 impianto: prevalentemente liquame suino addizionato con siero di latte 2 impianti: solo liquame bovino 10 impianti: prevalentemente liquame bovino addizionato con scarti organici selezionati Contenuto di Sostanza Secca < 10% Dimensioni 17 impianti: volume < 500 m 3 10 impianti: volume fra 500 e 1000 m 3 20 impianti: volume tra 1000 e 5000 m 3 per gli altri impianti i dati sul volume non sono disponibili. Le lagune coperte sono spesso classificate sulla base della superficie coperta Segue
Segue Tabella 2 Temperatura Tempo di Ritenzione Idraulica (HRT) Uso del biogas Età 52 sono impianti operanti in mesofilia 9 impianti operano in psicrofilia per 6 impianti il dato non è disponibile 10 impianti: HRT < 15 giorni 11 impianti: HRT tra 16 e 25 giorni 6 impianti: HRT tra 26 e 35 giorni 16 impianti: HRT? 35 giorni per 24 impianti il dato non è disponibile 40 impianti: cogenerazione 21 impianti: solo generazione termica 6 impianti: solo produzione di energia elettrica 5 impianti hanno più di 16 anni 5 impianti hanno tra i 5 e i 15 anni 14 hanno meno di 5 anni per gli altri impianti il dato non è disponibile
Schema di impianto di biogas semplificato, senza riscaldamento rotovaglio serbatoio di stoccaggio biogas agli utilizzi frazione solida sistema galleggiante di raccolta gas vasca di raccolta e sollevamento lagone o vasca di accumulo La produzione di metano ottenibile è di circa 15 m 3 /anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 25 m 3 /anno di biogas)
Esempio di inserimento di un impianto semplificato di recupero del biogas in un allevamento suinicolo annesso a caseificio. Il biogas è utilizzato direttamente nella caldaia del caseificio 6 5 4 3 2 Linea liquami Linea acque reflue 1 = Impianto depurazione acque reflue del caseificio 2 = Vasca di stoccaggio fanghi 3 = Vaglio 4 = Impianto biogas 5 = Stoccaggio liquami 6 = Gruppo pompaggio impianto fertirriguo
Schema di impianto di biogas semplificato con riscaldamento sistema di copertura e raccolta biogas a singola o a doppia membrana rotovaglio biogas agli utilizzi vasca di raccolta e sollevamento frazione solida acqua calda energia elettrica biogas sistema di riscaldamento cogeneratore La produzione di metano ottenibile è di circa 21 m 3 /anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 35 m 3 /anno di biogas)
1. pozzetto arrivo fognature 2. rotovaglio 3. platea stoccaggio frazione solida 4. vasche di digestione anaerobica 5. vasca di stoccaggio 6. lagune di stoccaggio 7. locale cogeneratore biogas coibentazione Esempio di impianto di biogas in allevamento suinicolo: pianta e schema di flusso
Alimentazione, resa in biogas, temperature di digestione dell impianto (valori medi mensili) nel periodo Ottobre 94 - Giugno 01 Alimentazione Temperat. Produzione di Biogas (b) liquame siero (a) nel digestore per giorno per unità di superficie coperta per unità di volume del digestore per unità di peso vivo suino (m 3?d -1 ) (m 3?d -1 ) ( C) (m 3?d -1 ) (m 3?m -2?d -1 ) (m 3?m -3?d -1 ) (m 3?t pv -1?d -1 ) Media 64 2.0 25 396 1.322 0.331 1.201 Dev. St. 13 1.3 4.9 109 0.364 0.091 0.331 Range 37-91 0-6.4 17.5-33.3 127-597 0.423-1.99 0.106-0.498 0.385-1.809 (a): l alimentazione di siero è incominciata nel febbraio 1995 e non è costante (b):la produzione di biogas è stata determinata sulla base delle ore di funzionamento del cogeneratore (33.306 ore a Giugno 01).
600 500 Input di liquame e siero e produzione di biogas Slurry Whey Biogas 400 (m 3 /d) 300 200 100 0 October 1994 December February 95 April June August October December February 96 April June August October December February 97 April June August October December February 98 April June August October December February 99
600 Temperatura nel digestore e produzione di biogas 40 500 35 400 30 (m 3 /d) 300 25 ( C) 200 20 100 Biogas Temperature 15 0 10 October 1994 December February 95 April June August October December February 96 April June August October December February 97 April June August October December February 98 April June August October December February 99
Parametri produttivi medi, bilancio energetico ed analisi economica impianto biogas nel periodo Ottobre 1994 Giugno 2001 Parametri produttivi??scrofe (numero) 330??peso vivo (t) 330??produzione liquame (m 3 anno -1 ) 23.360??produzione biogas (m 3 anno -1 ) 141.472??resa biogas (m 3 biogas t pv -1 anno -1 ) 429 Bilancio Energetico??cogeneratore (kw) 50??Produzione di Energia Elettrica (kwh anno -1 ) 203.178 Analisi Economica??Vendita EE (EURO anno -1 ) 37.598??Costi manutenzione cogeneratore (EURO anno -1 ) 6.301?? Costi manutenzione digestore (EURO anno -1 ) 2.066??margine netto (EURO anno -1 ) 29.231??costo investimento (1993) (EURO) 90.900??pay back time (anni) 3,1
La situazione in Italia Il trattamento di altre biomasse Anche in Italia i digestori anaerobici sono diffusi (circa 120) nella stabilizzazione dei fanghi di supero dei depuratori delle acque reflue urbane. Diversi impianti di biogas sono stati realizzati anche nell agro-industria, in particolare in distillerie, zuccherifici, stabilimenti per la produzione di succhi di frutta e prodotti dolciari.
La situazione in Italia Il trattamento di altre biomasse Relativamente alla digestione anaerobica delle frazioni organiche dei rifiuti urbani, sia derivanti da raccolte differenziate (FORSU) che da selezione meccanica (FO), non vi sono molte esperienze: FO: vi è un impianto a Verona (4 digestori da 2000 m3 ciascuno, 200 t/d di FO+40 t/d di fanghi), un altro a Villacidro, CA (2 digestori da 2000 m3 ciascuno, 120 t/d di FO), un altro in avviamento a Bassano del Grappa, VI (3 digestori da 2500 m3 ciascuno, 44000 t/a di RU, 8200 t/a di FORSU e 3000 t/a di fanghi), un altro in avviamento a Roma, capace di trattare 40000 t/anno di RU;
Impianto Villacidro (CA)
La situazione in Italia Il trattamento di altre biomasse FORSU: oltre all impianto Agrilux (PD) che codigerisce liquami zootecnici e FORSU e quello di Treviso che codigerisce fanghi e FORSU, vi è in avviamento un impianto a cura del Consorzio ACEA di Pinerolo (TO) e vi è in costruzione un impianto di Seta spa (ex Consorzio Tergola) a Camposampiero (PD). Quest ultimo impianto rappresenta un chiaro esempio di sistema integrato aerobico/anaerobico.
FORSU, Residui organici agro-industria, fanghi, deiezioni zootecniche Scarti Verdi FORSU Pre-trattamenti Schema del ciclo di trattamento integrato anaerobico/ aerobico Aria esausta Purificazione aria esausta Digestione anaerobica Disidratazione Post compostaggio aerobico Acqua Biogas Purificazione acqua in eccesso Cogenerazione Energia elettrica e termica Surplus di energia Raffinazione Aria pura Compost maturo Acqua in eccesso
L integrazione dei due processi può portare dei notevoli vantaggi, in particolare: si migliora nettamente il bilancio energetico dell impianto, in quanto nella fase anaerobica si ha in genere la produzione di un surplus di energia rispetto al fabbisogno dell intero impianto; si possono controllare meglio e con costi minori i problemi olfattivi; le fasi maggiormente odorigene sono gestite in reattore chiuso e le arie esauste sono rappresentate dal biogas (utilizzato e non immesso in atmosfera). Il digestato è già un materiale semi-stabilizzato e, quindi, il controllo degli impatti olfattivi durante il post-compostaggio aerobico risulta più agevole;
L integrazione dei due processi può portare dei notevoli vantaggi, in particolare: si ha un minor impegno di superficie a parità di rifiuto trattato, pur tenendo conto delle superfici necessarie per il post-compostaggio aerobico, grazie alla maggior compattezza dell impiantistica anaerobica; si riduce l emissione di CO 2 in atmosfera; l attenzione verso i trattamenti dei rifiuti a bassa emissione di gas serra è un fattore che assumerà sempre più importanza in futuro.
ESEMPIO DI SISTEMA INTEGRATO ANAEROBICO/AEROBICO L impianto di Camposampiero (PD) L impianto è in fase di costruzione a cura di Seta spa e potrà trattare: liquami civili e industriali per una capacità depurativa di 35.000 A.E. (ampliabile fino a 70.000 A.E.); fino a 16.000 t/a di frazione organica dei rifiuti solidi urbani e scarti vegetali ( erba, ramaglie ); da 25.000 a 50.000 t/a di reflui zootecnici; da 12.500 a 25.000 t/a di fanghi dalla depurazione biologica;
Il centro è composto da 3 impianti, funzionalmente autonomi, ma connessi fra loro per gli scambi dei flussi: modulo di depurazione delle acque di fognatura e della frazione liquida; modulo di codigestione scarti organici; anaerobica degli modulo di compostaggio aerobico della frazione solida.
Reflui civili Depurazione biologica aerobica Fanghi di supero Liquami zootecnici Frazione organica da raccolta differenziata Scarti lignocellulosici Cogenerazione Biogas Digestione anaerobica Pretrattamenti Triturazione Fanghi disidratati Miscelazione Schema di flusso dell impianto di Camposampiero Compostaggio aerobico Ammendante compostato di qualità
I costi Relativamente ai costi di investimento è previsto un totale lavori a base d asta di circa 20 milioni di Euro (di cui circa 5,5 per l impianto di depurazione reflui civili, 6,4 per la co-digestione e 3 per il compostaggio) che sommato alle somme a disposizione porta ad un investimento globale di circa 22,7 milioni di Euro. Per quanto riguarda i costi di gestione si prevedono circa 1,44 milioni Euro/anno (circa 0,41 per la depurazione civile, circa 0,72 per la co-digestione e circa 0,31 per il compostaggio).
L impianto di Braunschweig-Watenbüttel (D) è stato costruito dalla Buhler nel 1997 e tratta circa 20000 t/a di rifiuti organici da raccolta differenziata Digestion plant Brauschweig-Watenbüttel Ventilation Biowaste Shredder Manual saparating Shredder Storage tank Biological exhaust air purification (biofilter) Metal seperation Impurities Mixer Bunker Compost storage Dewatering Digester 1 Digester 2 Composting area Biogas preparation and storage Biological wastewater treatment Presswater tank Heating system Block-type thermal power station fig. 6: Digestion plant Braunschweig-Watenbüttel Flow chart [KOGAS GmbH]
ESEMPI DI SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI L impianto di Braunschweig-Watenbüttel (D)
ESEMPI DI SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI L impianto di Braunschweig-Watenbüttel (D) Parametri di processo e bilanci:
ESEMPI DI SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI L impianto di Braunschweig-Watenbüttel (D)
ESEMPI DI SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICI L impianto di Braunschweig-Watenbüttel (D) I costi L'impianto è costato, come investimento, circa circa 10,3 milioni di Euro. I costi di esercizio ammontano a circa 26-31 Euro per tonnellata di rifiuto trattato.
La situazione in Italia Il recupero di biogas dalle discariche Il provvedimento Cip 6/92 ha incentivato la realizzazione di impianti per la generazione di energia elettrica con il biogas captato dalle discariche per rifiuti urbani. Nel 1999, 89 impianti di questo genere erano operativi in discariche italiane per un totale di circa 128 MW di potenza installata e una produzione di energia elettrica di circa 566 GWh per anno. La potenzialità teorica complessiva di tutte le discariche italiane sfiorerebbe i 1000 MW. In realtà solo una frazione di questa, circa il 30%, può essere utilizzata per fini energetici. Appare realizzabile un obiettivo di ulteriori 200-300 MW al 2008-2012 (fonte Libro Bianco sulle rinnovabili, elaborato da ENEA).
Il contributo alla riduzione delle emissioni di gas serra IN EUROPA Si stima per i paesi dell Unione Europea una potenziale riduzione, grazie all applicazione della digestione anaerobica, delle emissioni di metano di circa 20 milioni di m 3 /giorno. Ciò significa una riduzione di circa 300.000 t/giorno di CO 2 equivalente, un valore che corrisponde a circa il 3,6% dell emissione globale (a livello europeo) di CO 2 o a circa il 50% della prevista riduzione di emissione di CO 2 per i paesi dell Unione Europea secondo gli accordi della Conferenza di Kyoto.
Conclusioni Nel corso degli ultimi dieci anni la digestione anaerobica si è diffusa in molti paesi europei, tra cui anche l Italia. I digestori anaerobici vengono realizzati non solo allo scopo di recuperare energia rinnovabile, il biogas, ma anche di controllare le emissioni maleodoranti e di stabilizzare le biomasse prima del loro utilizzo agronomico.
Conclusioni In Italia la normativa sugli incentivi alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili (Certificati Verdi) potrebbe dare un nuovo impulso agli impianti di biogas. Anche il processo di evoluzione nella politica ambientale attivatosi a seguito della Conferenza di Kyoto sulla riduzione dell'inquinamento atmosferico da gas serra può accentuare l'attenzione sul recupero del biogas. Anche il Reg. CE 1774/2002 può rappresentare un incentivo allo sviluppo della digestione anaerobica.
Conclusioni Ne deriva l'utilità di potenziare e di razionalizzare i sistemi che sfruttano processi di co-digestione anaerobica di biomasse di varia natura (biomasse di origine zootecnica e agroindustriale, colture energetiche e residui colturali, fanghi di depurazione e frazioni organiche derivanti da raccolte differenziate dei rifiuti urbani). Occorre anche incentivare la realizzazione di sistemi integrati anaerobici/aerobici per il trattamento congiunto dei rifiuti organici urbani e di altre biomasse.
Conclusioni Il settore zootecnico può rappresentare la forza motrice per lo sviluppo su larga scala della digestione anaerobica; Gli incentivi sono molti: un miglioramento della sostenibilità ambientale degli allevamenti, una integrazione di reddito dall energia verde, una riduzione delle emissioni in atmosfera e degli odori;
Conclusioni Occorre razionalizzare e semplificare le procedure autorizzative, sia per la costruzione e gestione degli impianti che per l allacciamento alla rete elettrica nazionale; Occorre garantire l utilizzo agronomico del digestato anche quando si co-digeriscono i liquami zootecnici con scarti organici selezionati (agroindustria ).
Grazie per l attenzione