Corso Post-DiplomaESPERTO NELLA GESTIONE DI FONTI RINNOVABILI

Ottimizzazione e risparmio energetico

Modulo 5BIOMASSE

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BIOMASSE

Docente: Ing. Francesco Bertoncini

Decreto Legislativo 29 dicembre 2003, n. 387

"Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità"

per biomasse si intende: la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui

Biomasse

DEFINIZIONE DI BIOMASSA

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per biomasse si intende: la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani.

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Le biomasse comprendono un’ampia tipologia di prodotti e sottoprodotti derivanti dalla silvicoltura, dall’agricoltura, dai rifiuti urbani ed industriali.

Comprendono alberi e colture agrarie dedicate, alghe ed altre piante, residui agricoli e forestali, effluenti di stalla, letame, sottoprodotti dell’industria (alimentare e del legno), e la frazione organica dei rifiuti urbani.

Biomassa è un termine che riunisce quindi una gran quantità di materiali, di

Biomasse

IN PRATICA ...

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Biomassa è un termine che riunisce quindi una gran quantità di materiali, di natura estremamente eterogenea. In forma generale, si può dire che è biomassa tutto ciò che ha matrice organica, con esclusione delle plastiche e dei materiali fossili.

La biomassa rappresenta la forma più sofisticata di accumulo dell'energia solare. Questa, infatti, consente alle piante di convertire la CO2 atmosferica in materia organica, tramite il processo di fotosintesi, durante la loro crescita.

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Le principali applicazioni della biomassa sono: - produzione di energia (biopower), - sintesi di carburanti (biofuel) - sintesi di prodotti (bioproduct).

Dopo apposita conversione le biomasse possono essere utilizzate per la produzione di energia termica, di energia elettrica e di combustibili per

Biomasse

BIOMASSA COME RISORSA

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produzione di energia termica, di energia elettrica e di combustibili per l’autotrazione, in funzione del processo e della tecnologia di conversione e della tipologia di biomassa.

Le tre principali filiere di biomasse sono:• filiera dell’agricoltura ;• filiera del legno;• filiera dei rifiuti .

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1. Riduzione le emissioni di gas serra (CO2 ) 2. Diminuzione della dipendenza energetica da paesi terzi

Attualmente il 4% (65 MtOE) dei consumi energetici primari nell’UE è soddisfatto dalle biomasse, circa i due terzi dell’energia prodotta da fonti rinnovabili.

Biomasse

GLI OBIETTIVI DELL’UNIONE EUROPEA

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Nel Dicembre 2005 la Commissione Europea (BiomassAction Plan, EC, 2005) ha fissato gli obbiettivi per l’incremento dell’utilizzo delle biomasse per la produzione di energia:

2010 –10% del consumo totale (150 MtOE)2020 –20% del consumo totale (230-250 MtOE)

5MtOE: Million Tons of Oil Equivalent

La biomassa è ampiamente disponibile ovunque e rappresenta una risorsa locale, pulita e rinnovabile. L'utilizzazione delle biomasse per fini energetici non contribuisce all'effetto serra, poiché laquantità di anidride carbonica rilasciata durante la decomposizione, sia che essa avvenganaturalmente, sia per effetto della conversione energetica, è equivalente a quella assorbita durantela crescita della biomassa stessa; non vi è, quindi, alcun contributo netto all'aumento del livello diCO2 nell'atmosfera.In tale ottica, quindi, aumentare la quota di energia prodotta mediante l'uso delle biomasse,piuttosto che con combustibili fossili, può contribuire alla riduzione della CO2 emessa inatmosfera.

BiomasseVANTAGGI

COSTI

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ITIS GALILEI 6Fonte: Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare

COSTI La difficoltà di sviluppo del settore dello sfruttamento energetico delle biomasse è legata principalmente al superamento delle barriere non-tecniche (finanziamenti dei costi di investimento alquanto elevati, Politica Agricola Comunitaria, diffusione delle informazioni).Il costo dell'energia da biomassa è, attualmente, ancora generalmente maggiore di quello derivante dalle fonti fossili, ma vi è una tendenza verso la competitività, in tempi ragionevolmente brevi, da sostenere e valorizzare.In tutti i casi, tuttavia, il gap di costo tra le fonti rinnovabili e quelle fossili, sarebbe invertito se venisseroconsiderati nell'analisi costi-benefici gli aspetti ambientali ed i costi sociali connessi alla combustionedei materiali fossili.

BENEFICIL’utilizzo delle biomasse è fortemente sostenuto in ambito europeo ancheperché potrebbe portare nuovo vigore al settore agricolo e incrementare lo sviluppodelle aree rurali.

RISCHIL’incremento della produzione di biomasse può determinare un aumento dello sfruttamento dei suoli e delle risorse idriche. Può inoltre venirsi a creare competizione in termini di suolo, acqua, investimenti tra le superfici coltivabili a colture tradizionali(di tipo alimentare) e a colture da energia

Biomasse

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DI FATTO …..La ricerca di prezzi più convenienti, il rafforzamento dell’Euro sulle altre monete, la costruzione di impianti di generazione sovradimensionati e l’incremento deiconsumi energetici stanno favorendo l‘importazione di biomasse da paesi terzi. In particolare la ricerca di suoli arabili si è spostata nei paesi in via di sviluppo dove veniva praticata agricoltura di sussistenza alterando gli equilibri dei mercati locali con l’innalzamento dei prezzi dei prodotti alimentari.

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BiomasseL’ENERGIA DA BIOMASSE

Ad oggi, le biomasse soddisfano il 15% circa degli usi energetici primari nel mondo, con 55 milioni di TJ/anno (1.230 Mtep/anno). L'utilizzo di tale fonte mostra, però, un forte grado di disomogeneità fra i vari Paesi. I Paesi in Via di Sviluppo, nel complesso, ricavano mediamente il 38% della propria energia dalle biomasse, con 48 milioni di TJ/anno (1.074 Mtep/anno), ma in molti di essi tale risorsa soddisfa fino al 90% del fabbisogno energetico totale, mediante la combustione di legno, paglia e rifiuti animali.Nei Paesi Industrializzati, invece, le biomasse contribuiscono appena per il 3% agli usi energetici primari con 7 milioni di TJ/anno (156 Mtep/anno). In particolare, gli USA ricavano il 3,2% della propria energia dalle biomasse, equivalente a 3,2 milioni di TJ/anno (70 Mtep/anno); l'Europa, complessivamente, il 3,5%, corrispondenti a circa 40 Mtep/anno, con punte del 18% in Finlandia, 17% in Svezia, 13% in Austria, l'Italia, con il 2% del proprio fabbisogno coperto dalle biomasse, è al di sotto della media europea.L'impiego delle biomasse in Europa soddisfa, dunque, una quota piuttosto marginale dei consumi di energia primaria, ma il reale potenziale energetico di tale fonte non è ancora pienamente sfruttato.All'avanguardia, nello sfruttamento delle biomasse come fonte energetica, sono i Paesi del centro-nord Europa,

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All'avanguardia, nello sfruttamento delle biomasse come fonte energetica, sono i Paesi del centro-nord Europa, che hanno installato grossi impianti di cogenerazione e teleriscaldamento alimentati a biomasse. La Francia, che ha la più vasta superficie agricola in Europa, punta molto anche sulla produzione di biodiesel ed etanolo, per il cui impiego come combustibile ha adottato una politica di completa defiscalizzazione. La Gran Bretagna invece, ha sviluppato una produzione trascurabile di biocombustibili, ritenuti allo stato attuale antieconomici, e si è dedicata in particolare allo sviluppo di un vasto ed efficiente sistema di recupero del biogas dalle discariche, sia per usi termici che elettrici. La Svezia e l'Austria, che contano su una lunga tradizione di utilizzo della legna da ardere, hanno continuato ad incrementare tale impiego sia per riscaldamento che per teleriscaldamento, dando grande impulso alle piantagioni di bosco ceduo (salice, pioppo) che hanno rese 3÷4 volte superiori alla media come fornitura di materia prima. Nel quadro europeo dell'utilizzo energetico delle biomasse, l'Italia si pone in una condizione di scarso sviluppo, nonostante l'elevato potenziale di cui dispone.

Fonte: Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare

Fonte: GSE –Statistiche sulle fonti rinnovabili in Italia – Anno 2007

BiomasseL’ENERGIA DA BIOMASSE IN ITALIA (1)

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Andamento della produzione lorda da fonte rinnovabile in Italia dal 1994 al 2007 (GWh)

Fonte: G

SE

–Statistiche sulle fonti rinnovabili in Italia

BiomasseL’ENERGIA DA BIOMASSE IN ITALIA (2)

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Statistiche sulle fonti rinnovabili in Italia

–A

nno 2007

Bilancio elettrico nazionale anno 2007

In relazione alla loro natura e composizione, le biomasse possono essere convertite in combustibili di vario tipo attraverso tre principali sistemi:

• la combustione diretta: il calore prodotto può essere convertito in energia elettrica; • la conversione biologica ad alcoli: l'amido viene demolito a glucosio e poi sottoposto all'azione di microrganismi, che operano la fermentazione alcolica; l'alcol è un ottimo carburante ed è meno inquinante dei derivati del petrolio.•la gassificazione, che consiste nel sottoporre le biomasse a processi di fermentazione anaerobica, dai quali si ottiene il biogas, una miscela di metano e anidride carbonica;

BiomasseI BIOCOMBUSTIBILI

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BiomassePROCESSI DI CONVERSIONE ENERGETICA

I processi di conversione energetica delle biomasse sono principalmente di tipo biochimico (come la digestione aerobica e anaerobica) o termico (combustione, pirolisi e gassificazione)

Conversione biochimicaI processi di conversione biochimica sono:- digestione anaerobica;- digestione aerobica;- fermentazione alcoolica;

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- fermentazione alcoolica;-estrazione di oli e produzione di biodiesel.

Conversione termochimicaI processi di conversione termochimica sono:- combustione diretta;- carbonizzazione;- pirolisi;- gassificazione.

Biocombustibili SOLIDI

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SOLIDI

I combustibili solidi sono utilizzati generalmente per il riscaldamento di ambienti civili o industriali e per la produzione di energia.

Essi derivano principalmente dai residui agricoli, dai processi di lavorazione del legno, da residui boschivi e forestali, dalla produzione di carta, ecc….Si tratta quindi di tutti quei materiali legnosi e/o derivati contenenti cellulosa, a basso grado di umidità (< 30%).Per materiali legnosi si intende ad esempio la segatura e i trucioli, mentre per derivati si

Utilizzo energeticobiocombustibili SOLIDI

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Per materiali legnosi si intende ad esempio la segatura e i trucioli, mentre per derivati si hanno paglia e residui da colture agricole (sansa, pula, gusci, noccioli, ecc…).

La biomassa solida è particolarmente adatta a fini energetici, grazie all’elevato potere calorifico.

Le principali soluzioni impiantistiche alimentate da biomasse solide producono energia termica, mentre la produzione di energia elettrica è possibile ma meno competitiva a causa dei bassi rendimenti finali.

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I materiali impiegabili sono quelli ricchi di lignina e cellulosa e con contenuto di acqua inferiore al 35%: legname e relativi scarti, paglie di cereali ed altri residui agricoli, potature (agricole e da verde urbano), colture dedicate (erbacee ed arboree), scarti industria, eccQuesti materiali devono comunque subire dei pretrattamenti(possono incidere fino al 20% dei costi di processo) per adeguare le dimensioni e le caratteristiche. Esempi tipici sono la cippatura o la pellettizzazioneIn funzione del materiale e della tecnologia adottata si possono produrre anche prodotti indesiderati come CO, idrocarburi (anche policicliciaromatici), catrame, fuliggine, particolato, NOx, N2O, HCl, Sali, diossine, metalli pesanti

Combustione direttabiocombustibili SOLIDI

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particolato, NOx, N2O, HCl, Sali, diossine, metalli pesantiLe ceneri rappresentano il 4-15% del prodotto per le biomasse erbacee, mentre nei prodotti legnosi si attestano intorno allo 0,3-1 %

15PELLET CIPPATO BRICCHETTO

PELLETIl pellet è formato da cilindretti prodotti con polvere di legno (generalmente segatura), la quale viene essiccata e pressata a caldo da apposite macchine in varie forme (1-2 cm di lunghezza, 6-8 mm di diametro). Il materiale finale si presenta regolare e con bassa umidità (< 12 %).La segatura di partenza deve derivare da legno non trattato, privo quindi di corrosivi, colle o vernici. Il pellet ha il vantaggio di essere particolarmente maneggiabile, compatto (quindi impianti di dimensioni ridotte) e di nonnecessitare di modifiche impiantistiche rispetto alle caldaie a gas o gasolio. Il pellet è caratterizzato dall’avere un comportamento simile ad un fluido, di conseguenza può venire addirittura pompato dal serbatoio alla caldaiaattraverso un aspiratore.

CIPPATOCippato (dall’inglese chips) è costituito da pezzettini di legno sminuzzato, ottenuti da materiale non trattato, come i residui di segherie, potature, scarti boschivi, ecc… Le dimensioni dei pezzettini costituenti il cippato sono di qualche centimetro. Gli impianti di riscaldamento a cippato sono composti dalla caldaia e dal silo di stoccaggio, in

biocombustibili SOLIDIPretrattamento

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qualche centimetro. Gli impianti di riscaldamento a cippato sono composti dalla caldaia e dal silo di stoccaggio, in cui il combustibile viene immagazzinato. Le potenze raggiunte possono essere anche di qualche MW termico, quindi Installate in edifici di media grandezza come ospedali, condomini, alberghi e scuole.

BRICCHETTIIl bricchetto è formato da cilindri prodotti con polvere di legno (generalmente segatura), la quale viene essiccata e pressata a caldo, utilizzando i residui e le polveri più grossolane. Questi tronchetti pressati si presentano in varie forme di circa 30 cm di lunghezza e 7-8 cm di diametro.I processi per la produzione di bricchetti sono identici a quello dei pellets; richiedono l'uso di materiale non trattato, in quanto la compattazione avviene per pressatura ad elevate temperature.

LEGNOTra i biocombustibili solidi sono compresi anche i pezzi o ciocchi di legno, il cui costo è superiore ai materiali sopradescritti che sono prodotti utilizzando scarti industriali e residui agricoli e boschivi.

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Le colture dedicatebiocombustibili SOLIDI

annuali poliennali

MAISSORGOKENAFFALARIDIKOCHIA

CANNAMISCANTO CARDORICINOTOPINAMBUR

ERBACEE

ARBOREESORGO

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PIOPPO SALICE ROBINIA EUCALIPTI GINESTRA

ARBOREE MISCANTO

PIOPPO

CARDO

CANNA

Punti di forza e di debolezza di alcune colture

biocombustibili SOLIDI

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Qualità energetica di alcune produzionibiocombustibili SOLIDI

specie Biomassa [t ha-1 ] Potere calorico [MJ t-1]

Contenuto energetico [MJ ha-1]

Sorgo 30,2 16,0 483,2

Miscanto 37,4 16,9 632,1

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Gli impianti alimentati con biomassa solida per la produzione di calore sono principalmente le caldaie.Nel caso di caldaie alimentate manualmente, ad es. con ciocchi di legna, le potenze sono di qualche kW, il che ne limita l’uso a residenze isolate.

Le caldaie di nuova generazione sono composte da:- accumulatore di calore, costituito da un serbatoio d’acqua, che garantisce una continuità di esercizio anche a caldaia spenta o in caso di forte variazione della richiesta di energia dall’impianto.

CALDAIE

biocombustibili SOLIDI

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caso di forte variazione della richiesta di energia dall’impianto.- camera di combustione a fiamma inversa, in quanto la camera è collocata al di sotto dell’imbocco di alimentazione.- sensori di controllo, che regolano istantaneamente il flusso di ossigeno/aria in ingresso, in base alla composizione dei fumi in uscita, in modo tale da evitare perdite di energia causate dall’aria in eccesso.

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Esempio di utilizzazione termochimica delle biomasse: PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA SENZA RECUPERO DEL CALORE

biocombustibili SOLIDI

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Biocombustibili LIQUIDI

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LIQUIDI

biocombustibili LIQUIDI

BIOCARCURANTI

biomasse oleaginose

colza, girasole, soia etc.

biomasse zuccherine

sorgo zuccherino, barbabietola, mais, cerali, etc.

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OLIO GREZZO O BIODIESEL

BIOETANOLO

fermentazione alcolica degli zuccheri e/o degli amidi

estrazione con metodi meccanici e/o chimici

Intreccio tra scoperte/invenzioni - storia -motivazioni/scelte economiche

biocombustibili LIQUIDI

L'utilizzo di oli vegetali nei motori non è un'idea nuova. Proprio Rudolf Diesel iniziò losviluppo del motore omonimo utilizzando olio vegetale e durante l'Esposizione Universaledi Parigi del 1900 la Otto Company presentò un piccolo motore capace di funzionare siacon gasolio che con olio vegetale o animale.

�� Dalla guerra ad oggi lo sviluppo tecnologico ha portato ad un uso quasi esclusivo deicombustibili fossili ed i motori diesel sono stati migliorati soprattutto per quanto riguardagli iniettori e i sistemi di controllo, al punto da diventare poco flessibili per l'utilizzo con

IL CASO DEL BIODIESEL

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gli iniettori e i sistemi di controllo, al punto da diventare poco flessibili per l'utilizzo concarburanti diversi dal gasolio.

�� Contemporaneamente i combustibili vegetali furono progressivamente messi da parteprincipalmente per l'alto costo di produzione e la scarsa costanza qualitativa delprodotto

��Attualmente quasi tutte le case automobilistiche dichiarano che i loro veicoli sonocompatibili con il biodiesel, case automobilistiche come la Peugeot e la Renaultsperimentano sui propri motori il biodiesel in miscela con gasolio. In Germania alcunecase automobilistiche hanno omologato il biodiesel puro su alcuni dei loro modelli, comead esempio Mercedes, BMW, Volvo, SEAT, Skoda, Volkswagen, Ford, Caterpillar

Intreccio tra scoperte/invenzioni - storia -motivazioni/scelte economiche

biocombustibili LIQUIDI

H.FORD nel 1908 progettò un tipo di motore (modello T) nell’intento di usare l’etanolo come combustibile.La produzione di etanolo si era sviluppata velocemente: nel 1930 negli Stati uniti erano presenti 2.000 stazioni di rifornimento che producevano etanolo da frumento.Nel 1940 la produzione di bietanolo subì un drastico stop dovuto al basso costo diproduzione dei combustibili a partire da petrolio.L’interesse per l’etanolo tornerà solo negli anni settanta con la crisi petrolifera

IL CASO DELL’ETANOLO

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BRASILENel 1975 nasce il Programma Nazionale dell'Alcol, per promuovere l'uso dell'etanolo come carburante sostitutivo della benzina e la sua produzione per tutti gli scopi industriali in genere.Nel 1988, il 94% di tutte le autovetture prodotte in Brasile erano alimentate a etanolo.Oggi, il Brasile possiede la tecnologia e l'attrezzatura per produrre ordinariamente 16 miliardi di litri di etanolo all'anno.

I BIOCARBURANTI NELL’UNIONE EUROPA

biocombustibili LIQUIDI

�� In UE il 30% del consumo totale di energia è dovuto al settore dei trasporti�� Il 98% di questi dipende dai combustibili fossili, quasi tutti di importazione(mercato vulnerabile)�� Il settore dei trasporti è in crescita continua�� Risultato: il 90% dell’incremento di CO2 tra il 1990 e il 2010 sarà attribuibile al settore dei trasporti

�� Produzione attuale biocarburanti (UE 25): 2 Mtep (1% del totale carburanti)

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�� Produzione attuale biocarburanti (UE 25): 2 Mtep (1% del totale carburanti)�� Biodiesel soprattutto da colza e girasole (Germania, Francia, Italia)�� Bioetanolo soprattutto da frumento e barbabietola (Francia, Spagna, Svezia)

�� Produzione prevista al 2010 (Dir. 2003/30/CE; politiche UE): 18 Mtep�� Produzione prevista al 2030: 25% del totale carburanti�� L’obiettivo è di contribuire all’autosufficienza energetica ed alla riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra.

Biodiesel – colture dedicate biocombustibili LIQUIDI

�� Il biodiesel é ricavabile da più di 300 specie oleaginose, in funzione dell’areageografica di produzione, nonostante ciò vengono utilizzati principalmente:�� olio di soia (Glycine max) nel Nord America;�� olio di colza (Brassica napus var. oleifera) e di girasole (Helianthus annuus) in Europa;�� olio di palma (Elais guineensis) in paesi della zona tropicaleda Venturi e Fazio, 2005

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SOIA COLZA GIRASOLI

da Venturi e Fazio, 2005

Biodiesel – processo di estrazione biocombustibili LIQUIDI

�� L’olio di estrazione della maggior parte delle oleaginose non si presta adessere utilizzato tal quale nei moderni motori diesel a causa, principalmente,della sua maggiore densità e viscosità (inconvenienti riconducibili ad intasamento deifiltri da parte dei solidi sospesi, delle cere e dei prodotti ad alto punto di fusione; polimerizzazione e/o ossidazione parziale dell’olio immagazzinato con ulteriore aumento della viscosità; polimerizzazione in camera di combustione; deposito di materiali carboniosi, ecc.)�� Trans-esterificazione: la maggior parte di questi inconvenienti sono superabilicon filtraggio e degommaggio preventivo e quindi trasformando i triglicerididegli oli vegetali in esteri di alcoli leggeri monovalenti (metanolo, etanolo)

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degli oli vegetali in esteri di alcoli leggeri monovalenti (metanolo, etanolo)

Biodiesel – utilizzo biocombustibili LIQUIDI

�� L’estere metilico (o etilico) ottenuto prende il nome di biodiesel ed è utilizzabilenei motori diesel come carburante per autotrazione (puro o miscelabile con ilgasolio) e negli impianti di riscaldamento civile come combustibile

�� Il potere calorifico del biodiesel (~ 33 MJ/dm3) è leggermente inferiore a quello delgasolio (~ 35,4 MJ/dm3) ciò determina un lieve aumento dei consumi dell’ordine del 2-5%�� La massa volumica del biodiesel (media ~ 0.88 kg/dm3) é simile a quella del gasolio.Questo parametro influenza notevolmente il funzionamento degli iniettori

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Questo parametro influenza notevolmente il funzionamento degli iniettori

�� Per quanto riguarda l’utilizzo del biodiesel per produrre energia termica e/oelettrica, la sperimentazione ha dimostrato che il suo impiego al posto del gasolio tradizionale nelle caldaie non crea alcun tipo di inconveniente, non richiede la sostituzione dei bruciatori ma solo di alcune guarnizioni di tenuta

�� La corretta regolazione della temperatura dei fumi e della quantità di aria utile alla combustione, unita ad una giusta lunghezza della fiamma consente di migliorare il rendimento al punto da non notare apprezzabili variazioni di consumo nel passaggio

Costo di produzione attuale del bio-diesel: 25 -40 € GJ-1

Bioetanolo biocombustibili LIQUIDI

�� Il bioetanolo è un alcool (etanolo o alcool etilico) ottenuto mediante un processo difermentazione di diversi prodotti agricoli ricchi di carboidrati e zuccheri�� In campo energetico, il bioetanolo può essere utilizzato direttamente come componente per benzine o per la preparazione dell'ETBE (EtilTerButilEtere), un derivato alto-ottanico alternativo all'MTBE (MetilTerButilEtere), ottenuto aggiungendo isobutene�� Nonostante l'elevato costo di produzione, pari a circa due volte quello della benzina, ilbioetanolo può risultare ancora fonte di profitto quando si considerino le attualiagevolazioni fiscali e finanziamenti di origine istituzionale legate alla caratteristica"rinnovabile" di questa fonte energetica

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"rinnovabile" di questa fonte energetica

Bioetanolo – materie prime biocombustibili LIQUIDI

Tutti gli zuccheri fermentescibili (glucosio, saccarosio,…) possono essere trasformati in etanolo tramite fermentazione. Gli zuccheri possono essere presenti in stati più o meno polimerizzati nelle varie colture.

In linea generale il materiale di partenza si può suddividere in tre gruppi:

Materiali zuccherini:sostanze ricche di saccarosio come la canna da zucchero, la barbabietola, il sorgo zuccherino, ecc.

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zuccherino, ecc.

Materiali amidacei:sostanze ricche di amido come il grano, il mais, l'orzo, il sorgo da granella, la patata

Materiali lignocellulosici:sostanze ricche di cellulosa come la paglia, lo stocco del mais, gli scarti legnosi, ecc.

Bioetanolo biocombustibili LIQUIDI

schema di produzione

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fonte: http: //lasen.epfl.ch

�� 150 €/t in Brasile (da canna da zucchero);�� 500 €/t in UE (da barbabietola / mais)�� 420 €/t in USA (da mais)�� 700 €/t etanolo da sintesi dell’etilene�� Prospettive sorgo zuccherino: 250 €/t in UE, competitivo con prodotti raffinati dal petrolio (benzina-gasolio); attualmente è di circa 350-450 €/TEP

In Italia ….. Non esistono impianti commerciali attivi

costi di produzione

Biocombustibili GASSOSI (*)

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GASSOSI (*)

(*) Tratto daEnergia elettrica e calore dal biogas- Una concreta possibilità per gli agricoltoriAIEL – Associazione Italiana Energie Agroforestali –ARSIA – Agenzia Regionale per lo Sviluppo nel Settore Agroforestalewww.agriforenergy.com

Biogas – digestione anaerobica e caratteristiche energetiche

biocombustibili GASSOSI

Il biogas è prodotto dalla digestione anaerobica della sostanza organica ed è una miscela costituita principalmente da metano e anidride carbonica.

L’azione di decomposizione avviene in due fasi, la prima ad opera di diversi gruppi di microorganismi in grado di trasformare la sostanza organica essenzialmente in acido acetico, anidride carbonica ed idrogeno; successivamente questi composti intermedi vengono trasformati in metano e anidride carbonica dai microrganismi metanigeni.

La presenza di gruppi di microrganismi diversi porta a cercare un compromesso tra le

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La presenza di gruppi di microrganismi diversi porta a cercare un compromesso tra le diverse esigenze di crescita e sviluppo, pertanto l’ambiente di reazione, solitamente definito reattore anaerobico, deve avere un pH intorno a 7 – 7,5, mentre la temperatura ottimale di processo e di circa 35 °C se si opera con batteri mesofili, o di circa 55°C se si utilizzano i batteri termofili; con una impiantistica di tipo semplificato è possibile operare anche in psicrofilia, cioè a una temperatura compresa tra 10 e 25 °C.

Le condizioni di temperatura determinano la durata del processo ovvero il tempo di resisdenza.

Schematizzazione del processo di digestione anaerobica biocombustibili GASSOSI

Composizione media del biogas

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Proprietà energetiche del biogas (60% metano e 40% anidride carbonica)

Biogas – le materie prime impiegabili (1)biocombustibili GASSOSI

Una vacca da latte (500 kg) produce in media 0,750 m3/giorno di biogas.Da liquame di un suino si ottengono mediamente 0,1 m3/giorno di biogas.Da un ettaro di solomais si producono circa 30 m3 di biogas al giorno.

Il rendimento del processo è molto variabile e dipende dalla biodegradabilità del substrato. In genere durante la digestione anaerobica si ottiene una riduzione di almeno 45 – 50 % di solidi volatili.

Valori indicativi sulla produttività di alcune colture e allevamenti

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Biogas – le materie prime impiegabili (2)biocombustibili GASSOSI

Biomasse e rifiuti organici per la digestione anaerobica e loro resa indicativa in termini di biogas (da Piccini e altri, 2007)

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Resa media in biogas dei vari substrati

Biogas – impianti completamente miscelati per la codigestione biocombustibili GASSOSI

La miscelazione di diversi prodotti consente di compensare le fluttuazioni di massa stagionali dei rifiuti, di evitare sovraccarichi o al contrario carichi inferiori alla capacità stessa del digestore e di

La codigestione di effluenti zootecnici con colture energetiche ed altri scarti organici per aumentare la produzione di biogas è praticata diffusamente in Europa da diversi anni.

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capacità stessa del digestore e di mantenere quindi più stabile e costante il processo.Nel caso di codigestione con i liquami zootecnici di colture energetiche e/o scarti organici, è necessaria la presenza in testa al digestore di un sistema di alimentazione che tagli e sminuzzi e cosubstrati e ne consenta la dosatura e la pesatura (Piccini e al., 2007)

Biogas – Usi energetici biocombustibili GASSOSI

La trasformazione del biogas in energia può avvenire:� per combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica;� per combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e calore.

Combustione diretta - Cogenerazione

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Quando il biogas prodotto da un convenzionale impianto di digestione anaerobica è purificato al 98% di metano e compresso a 220 bar diventa biometano e può essere impiegato con successo nei veicoli a metano. In Italia l’uso del metano è già molto diffuso in certe aree; a scala europea, la Pianura Padana è caratterizzata da una delle più elevate concentrazioni di distributori a metano.Nonostante ciò, in Italia non vi è ancora una politica di incentivazione della produzione di biometano prodotto dal settore agricolo.

Biometano - Trazione

Germania – IMPIANTO DI CODIGESTIONE CON LIQUAMI SUINIbiocombustibili GASSOSI

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Austria – VENDITA DI ENERGIA ELETTRICA E CALOREbiocombustibili GASSOSI

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Italia – IMPIANTO DI CODIGESTIONE IN UN ALLEVAMENTO BOVINO DA CARNE

biocombustibili GASSOSI

Conto finanziario

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L’impianto è ubicato in provincia di Venezia. Azienda agricola: 49 ha. Vacche da ingrasso: 700 capi.

Conto finanziario

Biomasse

COGENERAZIONE DA BIOMASSE

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