F. Di Maria, “Implementazione dell’uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici ”

IL RUOLO DELLA DIGESTIONE ANAEROBICANELL’ IMPLEMENTAZIONE DELL’USO CIRCOLARE

DELLE RISORSE NEL SETTORE DEI RIFIUTI ORGANICI. SINERGIE CON IL SETTORE DELLE AGROENERGIE:

Opportunità e criticità

Francesco Di Maria1LAR5 Laboratory - Dipartimento di Ingegneria - Università di Perugia - Via

G. Duranti 93, 06125, Perugiaemail: francesco.dimaria@unipg.it

1San Zeno - 01 Dicembre 2017

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Aspetti generali

2San Zeno - 01 Dicembre 2017

• Concetto di circolarità delle risorse

Estrazione materieprime - energia

Produzione beni Smaltimento

Utilizzo beniApproccio lineare

Approccio circolare

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Contesto normativo

3San Zeno - 01 Dicembre 2017

• WFD 2008/98/EC obiettivi di riciclo e riuso• Comunicazione CE COM(2017) 34 final – Il ruolo del Waste-to-Energy• Comunicazione CE COM(2015) 614 final - Closing the Loop

Aree prioritarie• Plastiche• Scarti alimentari frazione organica• Materie prime critiche• Rifiuti da costruzione e demolizione• Biomasse e bio-prodotti

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Il ruolo della produzione di energia dai rifiuti (WtE) nell’economia circolare: COM(2017) 34 final

4San Zeno - 01 Dicembre 2017

- Smaltimento: Combustione senza o con bassa efficienza del recupero energetico (D10);

- Recupero: Combustione e co-combustione con elevata efficienza del recupero di energia (R1) (San Zeno);

- Recupero: Produzione di combustibili solidi, liquidi, gassosi (R1);

- Riciclo: Digestione anaerobica del rifiuto organico con utilizzo del digestato per finalità agronomiche (R3/R10)

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Il ruolo della produzione di energia dai rifiuti (WtE): La gerarchia della gestione dei rifiuti – COM(2017) 34 final

5San Zeno - 01 Dicembre 2017

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Diffusione della DA nell’UE: Produzione energiarinnovabile

Directive 2001/77/EC – Obiettivi percentuali energia elettrica rinnovabile. Implementazione di aiuti economici.

6San Zeno - 01 Dicembre 2017

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Diffusione della DA nell’UE: Numero di impianti

7San Zeno - 01 Dicembre 2017

Durata dell’incentivo: da 12 a 20 anni

Quota rinnovabili EU > 9.000 MW installati

Impianti DA EU28

Incremento DA EU28 ultimi 7 anni

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Diffusione della DA nell’UE: Substrati utilizzati

8San Zeno - 01 Dicembre 2017

Incidenza costo colture energetiche sul kWh prodotto (Schievano et al., 2015)

DA colture energetiche (mais) producono > 50% del biogas nell’EU28 (EC, 2017)

Sostenibilità economica al termine del periodo di durata dell’incentivo?

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Diffusione della DA dei rifiutiPotenziale frazione organica (bio-waste) in EU = 90.000.000 Mg

9San Zeno - 01 Dicembre 2017

AD≈ 8,000,000 Mg in 244 impianti Compostaggio ≈ 40,000,000 Mg in 3.500 impianti

EC green paper (EC, 2008), bio-waste is defined as “biodegradable garden and park waste, food and kitchen waste from households, restaurants, caterers and retail premises, and comparable waste from food processing plants. It does not include forestry or agricultural residues, manure, sewage sludge, or other biodegradable waste such as natural textiles, paper or processed wood. It also excludes those by-products of food production that never become waste.”

- DA è una BAT per il trattamento/riciclo FO- DA FO coerente obiettivi 2020 e 2030

Trattamento/Riciclo FO in EU 28

Scenario Italiano (2015)- Compostaggio ≈ 4.130.000 Mg in 263 impianti- DA + Comp. ≈ 1.400.000 Mg in 26 impianti- DA ≈ 220.450 Mg in 20 impianti

Ampi margini di implementazione AD nel settore dei rifiuti

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Ostacoli per una piena implementazione della DA neltrattamento della frazione organica

Principali ostacoli:• Economici: Costi di investimento/gestione, accesso a finanziamenti;

• Politici/legali: Quadro politico/legale, complessità e durata delle procedureamministrative;

• Tecnici: Cambiamento giornaliero della qualità/quantità della FO, Tecnologieusate;

• Sociali: Percezione e livello di informazione della cittadinanza.

10San Zeno - 01 Dicembre 2017

F. Di Maria, “Implementazione dell’uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici ”

Opportunità per incrementare l’utilizzo della DA nel riciclodella frazione organica

Sostituire le colture energetiche (CE) con la frazione organica(FO) dei rifiuti in impianti di DA esistenti.

11San Zeno - 01 Dicembre 2017

Vantaggi:•Minori costi di investimento per l’introduzione della DA per il riciclo dei rifiuti•Prolungare la vita di impianti di DA esistenti•Rispetto degli indirizzi comunitariCriticità:•Tecnologiche•Incremento scarti•Energetiche•Effettivo riciclo (R3/R10)?

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Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici

12San Zeno - 01 Dicembre 2017

Wet (≤10%TS) Solid Anaerobic Digestion Batch 25≤ TS≤35%Dry 15≤ TS≤25%

Vantaggi• High biogas yield per kgVS• High stability• Continuous process• Continuously stirredSvantaggi• High pretreatment needs• High amount of liquid

digestate.Can be operated mainly mesophilic(≈35°C) and some time termophilic(≈55°C)

Vantaggi• Medium-high biogas yield per

kgVS• Medium stability• Continuous proces• Continuously stirredSvantaggi• Medium pretreatment needs• Medium amount of liquid

digestate.Can be operated both mesophilic(≈35°C) and termophilic (≈55°C)

Vantaggi• Low pretreatment• Low amount of liquid

digestate (~0)Svantaggi• Low biogas yield per kgVS• Risk of inhibition• Batch static processOperated mesophilic (≈35°C)

Fattori chiave per la scelta: Produzione di biogas, Tipo di substrato, Gestione digestatoliquido

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Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici settore CE

13San Zeno - 01 Dicembre 2017

0%20%40%60%80%

100%

Wet Dry

Prevalenza di tecnologie WetSS < 10%

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Sostituzione CE con FO: Aspetti tecnologici settore FO

14San Zeno - 01 Dicembre 2017

FO

Triturazione Vagliatura

Scarti

0%

20%

40%

60%

80%

Wet Dry

0

20

40

60

80

Mesophilic Thermophilic

Bio-waste

Wet

Dry

Pre-trattamenti per:- Rimozione, plastiche,vetro, metalli, inerti…- Diluizione

Il digestato è un rifiuto (EoWcriteria)

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Sostituzione CE con FO: Scarti pre-trattamento FO

15San Zeno - 01 Dicembre 2017

Effetto trascinamento. Più elevato per Wet.

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Sostituzione CE con FO: Recupero energetico

16San Zeno - 01 Dicembre 2017

Potenziale di biometanazioneEnergy crops- C/N: 25-60 - Umidità < 70% w/w- CH4: 50-54%v/v

FO- C/N: 11-35 - Umidità > 60% w/w- CH4: 55-60%v/v

1 Mg 1.4 Mg

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Sostituzione CE con FO: Riciclo

17San Zeno - 01 Dicembre 2017

Digestato solido

Digestato

Digestato liquido

Polieletrolita

?

Riciclo=Utilizzo agronomico del digestato (R3/R10)

Compostaggio

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Sostituzione CE con FO: Riciclo

18San Zeno - 01 Dicembre 2017

Trattamento digestato liquido

Opzioni possibili

R10

Co-trattamento fuori sitocon acque reflue civili

Trattamento in sito

Evaporazione Osmosi Inversa

Esigenza criteri EoW!

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CONCLUSIONI

19San Zeno - 01 Dicembre 2017

Sostituzione di CE con FO per impianti DA esistenti

Opportunità• Implementazione della DA per l’uso circolare delle risorse nel settore del rifiuto organico• Costi di investimento contenuti• Allungamento vita impianti DA esistenti• Restituire terreni agricoli a colture alimentari

Criticità• Tecnologiche - Prevalenza processi wet• Gestionali - Necessità pre-trattamenti ed incremento scarti• Normative EoW - Effettivo utilizzo agronomico digestato liquido - riciclo

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SESSIONE TEMATICA AL PROSSIMO CONVEGNO SUM2018

20San Zeno - 01 Dicembre 2017

QUARTO SIMPOSIO SULL'URBAN MINING E LA CIRCULAR ECONOMY21-23 MAGGIO 2018 / CITTÀ ALTA, BERGAMO

http://www.urbanmining.it/it/

F. Di Maria, “Implementazione dell’uso circolare delle risorse nel settore dei rifiuti organici ”

GRAZIE PER L’ATTENZIONE!

21San Zeno - 01 Dicembre 2017

Francesco Di Maria

LAR5 Laboratory - Dipartimento di IngegneriaUniversity of Perugia

Via G. Duranti 93, 06125, Perugia, ItalyEmail: francesco.dimaria@unipg.it