La produzione di energia e gli altri impieghi delle biomasse in Sardegna
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La produzione di energia e gli altri impieghi delle biomasse in Sardegna

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Intervento di Efisio Scano, responsabile del laboratorio biocombustibili e biomasse di Sardegna Ricerche, tenuto in occasione di MeetJob, giornate sugli sbocchi professionali dei corsi di laurea con ...

Intervento di Efisio Scano, responsabile del laboratorio biocombustibili e biomasse di Sardegna Ricerche, tenuto in occasione di MeetJob, giornate sugli sbocchi professionali dei corsi di laurea con sede a Oristano (Oristano, 23/24 aprile 2013).

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La produzione di energia e gli altri impieghi delle biomasse in Sardegna Presentation Transcript

  • 1. La produzione di energia e gli altri impieghidelle biomasse in SardegnaEfisio A. ScanoOristano 23 aprile 2013Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 2. GeneralitàsulleBiomasseBiomasseed energiaBioraffinerieInSardegnaConclusioniOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINEnergia daBiomassein Sardegna
  • 3. Le Biomasse“biomassa”: la frazione biodegradabile dei prodotti,rifiuti e residui di origine biologica provenientidall’agricoltura ( comprendente sostanze vegetali eanimali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse,comprese la pesca e l’acquacoltura, gli sfalci e lepotature provenienti dal verde pubblico e privato,nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali eurbani(D.L. 3 marzo 2011, n.28)Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 4. Il mercato mondiale delle Biomasse
  • 5. Biomasse da colture dedicateSpecie Ciclo di produzione Prodotto intermedio Prodotto trasformatoAlcoligeneBarbabietola da zucchero Erbacea annuale RizomaZuccheri/alcoliSorgo zuccherino Erbacea annuale SteloTopinambur Erbacea poliennale TubercoloMais Erbacea annuale GranellaFrumento Erbacea annuale GranellaOleaginoseColza Erbacea annuale Semi oleosiOli vegetaliGirasole Erbacea annuale Semi oleosiSoia Erbacea annuale Semi oleosiRicino Erbacea annuale Semi oleosiCartamo Erbacea annuale Semi oleosiLignocellulosicheKenaf Erbacea annuale FibraLegno, fibre sminuzzateFascine di residuiCanapa Erbacea annuale FibraMiscanto Erbacea poliennale FibraCanna comune Erbacea poliennale FibraSorgo da fibra Erbacea annuale FibraCardo Erbacea poliennale FibraPanico Erbacea poliennale FibraRobinia Erbacea poliennale LegnoGinestra Erbacea poliennale LegnoEucaliptus Erbacea poliennale LegnoSalice Erbacea poliennale LegnoPioppo Erbacea poliennale LegnoOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 6. Biomasse residualiI residui agricoli e forestali sono sottoprodotti che derivano dallacoltivazione a scopo alimentare delle diverse specie agricole• Paglie dei cereali• Stocchi, torsoli e foglie di mais• Sarmenti di vite• Ramaglie di olivo• Ramaglie di piante da frutto• Residui forestali• Residui colturaliIndustria del legnoGli scarti dell’industria del legno sono costituiti da scarti di legnovergine provenienti da segherie, carpenterie e falegnamerie sottoforma di segatura, trucioli, cippato; da scarti di legno trattato e oimpregnato originati dalla produzione di pannelli truciolati e di mobilioltre che dalla produzione di legname per ediliziaOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 7. Residui delle trasformazioni agroindustrialiIndustria agroalimentare Siero e scotta provenienti dalla produzione del formaggio e dellaricotta Scarti di macellazione, scarti dall’industria delle bevande edall’industria saccarifera Sanse di oliva Scarti delle lavorazioni del pomodoro e del carciofo Scarti dell’industria agrumariaResidui del comparto zootecnicoI residui del comparto zootecnico sono costituiti dai reflui degli allevamentie dagli scarti solidi quali lettiere, peli, residui alimentari. Essi hanno unacomposizione eterogenea in funzione sia dell’origine (bovina, suina,avicola) sia in funzione delle modalità di allevamento e di gestioneOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 8. Frazione biodegradabile dei Rifiuti solidi urbaniFrazioni merceologiche dei rifiuti solidi urbani Valori PercentualiFrazione organica 25.4 - 29.8Scarti lignocellulosici 3.6 - 5.8Carta e cartoni 21.8 - 24.7Plastiche leggere 6.9 - 8.3Plastiche pesanti 2.7-3.8Vetro e inerti pesanti 6.7-7.6Tessili 5.4 - 6.0Metalli 2.8 - 3.5Cuoio e gomma 2.4 - 3.3Altri 1.7 - 2.8Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 9. Le MicroalgheLe alghe sono un gruppo di organismi fotosintetici che si ritrovano nelleacque marine e dolci e che impiegano l’energia luminosa e la CO2 per lacostruzione di molecole complesseLa loro struttura molto semplice e il fatto che possano avere accessoall’acqua, alla CO2 e ad altri nutrienti le rende particolarmente efficientinella conversione dell’energia solare in biomasseAttualmente le microalghe hanno suscitato nuovamente interesse per viadella loro potenziale applicazione nel settore delle energie rinnovabili, nelsettore del trattamento delle acque reflue e nella produzione di integratorialimentari, mangimi e altri chemicals di interesse industrialeOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 10. Le MicroalgheIn campo ambientale presentano un notevole interesse in quanto hannola capacità di catturare la CO2 e gli NOX dai gas di combustione e dimetalli pesanti dalle acque reflueL’efficienza di conversione dell’energia solare e quindi la produttività perunità di superficie è molto superiore a quella delle colture tradizionali.Per esempio con 1 ha di colza o di girasole si possono ottenere 700 -1000 kg di olio, mentre con le microalghe, nelle nostre regioni centrali emeridionali si può arrivare a 20.000 kg/ha e nei paesi tropicali fino a30.000 kg/haGulf Coast, the SoutheasternSeaboard, and the Great LakesFotobioreattori a colonnaRaceway pondsOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 11. Le MacroalgheLe macroalghe generalmente si riferiscono alle alghe marine e sonoorganismi multicellulari che crescono rapidamente raggiungendolunghezze fino a 60mSono classificabili entro tre ampi gruppi sulla base dei pigmenticontenuti: Phaeophyceae (alghe marroni), Rhodophyceae (alghe rosse)e Chlorophyceae (alghe verdi). Tali alghe sono state sinora impiegateper la produzione di nutrienti (di destinazione umana o animale) edidrocolloidi, quali la carragenina e gli alginatiLa produzione mondiale si è attestata a d 16Mton nel 2007 (dicui10Mton in Cina)La specie Laminaria japonica è la più coltivata con 4.2 Mton prodotteprevalentemente in CinaLaminaria sp.Immagini tratte da Cerrano, Ponti, Silvestri,1999: Guida alla Biologia Marina delMediterraneo.Cystoseira sppOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 12. GeneralitàsulleBiomasseBiomasseed energiaBioraffinerieInSardegnaConclusioniOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINEnergia daBiomassein Sardegna
  • 13. Il potenziale delle Biomasse in campo energeticoStime recenti affermano che nel 2050 esse arriveranno a coprire il35 % della richiesta di mondiale energia con un contributo pari a4700 Mtep/annoIn Europa, attualmente sono prodotti 120 Mtep/anno da fontirinnovabili di cui 40-50 Mtep/anno da biomasseSono stati realizzati diversi impianti di cogenerazione eteleriscaldamento nel centro e nord EuropaIn Germania Impianti per la produzione di biogasIn Francia impianti per la produzione di biodiesel e bioetanoloIn Gran Bretagna impianti per la captazione del biogas dallediscaricheIn Svezia e Austria impiego massiccio del legno nel riscaldamentoOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 14. Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINEnergie Rinnovabili Previsione al 2020Fonte Joint Research Center
  • 15. Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINAmidacee(Mais,Frumento)Zuccherine(Canna, Sorgo)Oleaginose(colza, soia,girasole)Ligno-cellulosiche,(Pioppo, Miscanto)Frazione umida,FORSU, RefluiMicroalghe,CianobatteriResiduiforestali /agricoli/industria legnoEstrazionesuccoEstrazione edepurazioneCombustioneGassificazionePirolisiCompattazioneessiccazioneIdrolisiDigestioneanaerobicaEstrazione edepurazioneLiquefazione esaccarificazionetrasporti,energia elettricaenergia termicaenergia elettricaenergia termicatrasporti,energia elettricaenergia termicaenergia termicaBIOGASFermentazionee distillazioneETANOLOzuccheriOliovegetaleTransesterificazioneBIODIESELMotore dieselnavalePellets, cippato,bricchettiStufe, CaldaieSYNGASMotore / Turbina gas,Fuel cellTurbine a vapore,motore Stirling,impianto ORCEnergia termicaGAS/ OLIMotore/turbina gas,Fuel cell, motoredieselzuccheri Fermentazione edistillazione ETANOLOBIODIESELOliovegetaleTransesterificazioneLe Biomasse in campo energeticoFonte: Rapporto IGEAM AA.VV. 2008
  • 16. GeneralitàsulleBiomasseBiomasseed energiaBioraffinerieInSardegnaConclusioniOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINEnergia daBiomassein Sardegna
  • 17. Energia da biomasse in Sardegna Individuare i macrobacini di alimentazione delle biomasse diorigine agricola e zootecnica Valutare la massima potenza installabile nel territorio regionalesecondo criteri di sostenibilità tecnico-economica e tenendoconto degli impianti già installati Privilegiare l’alimentazione degli impianti da colture dedicate dafiliera corta escludendo l’importazione di materie prime diorigine extraregionale Privilegiare gli impianti di piccola e media taglia distribuiti nelterritorio e finalizzati all’autoconsumo energetico ed al rilanciodel settore agricolo regionale Tenere conto del bilancio complessivo delle emissioni di CO2Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINLINEE STRATEGICHE DEL PIANO REGIONALE
  • 18. PIANO ENERGETICO AMBIENTALE REGIONALE2% 5%12%81%DESTINAZIONE FINALE ENERGIA ELETTRICA 2012ENERGIA DESTINATA AI POMPAGGIESPORTAZIONE VERSO ESTERO(CORSICA)ESPORTAZIONE VERSO ALTREREGIONIFABBISOGNO REGIONALEEnergia da biomasse in SardegnaFONTE: REGIONE AUTONOMA DELLA SARDEGNA – ASSESSORATO DELL’INDUSTRIA
  • 19. 6%51%21%22%STIMA CONSUMO ENERGIA ELETTRICA DA FER 2012Idroelettrica EolicaSolare BiomassaPIANO ENERGETICO AMBIENTALE REGIONALEEnergia da biomasse in SardegnaFONTE: REGIONE AUTONOMA DELLA SARDEGNA – ASSESSORATO DELL’INDUSTRIA
  • 20. Impianti alimentati da Biomasse in Sardegna 2012Biomasse SolideImpianti termoelettriciNumero Autorizzati In esercizioIn faseautorizzativa Potenza Installata MW27 18112Impianti termoelettrici e termiciImpianti di termovalorizzazione 2Impianti Termici 23Impianti termoelettrici e termici 1Impianti termoelettrici e termici 1BiogasImpianti di digestioneanerobica 18Impianti captazione biogas 5 6,4115,23BioliquidiCentrali alimentate con olio dipalma 2 37Centrali alimentate con olio dipalma 1 22,4Totale 193,04FONTE: REGIONE AUTONOMA DELLA SARDEGNA – ASSESSORATO DELL’INDUSTRIA
  • 21. PIANO ENERGETICO AMBIENTALE REGIONALEIMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA DA FERFonte Tipologia Potenza lorda Aggiornamento Fonte dato- - MW - -Solare fotovoltaico 552,6 10/02/2013 GSEEolica on-shore 962,2 31/12/2011 TERNABiomassatermoelettricoibrido59 31/12/2012 AIA - MATTBiomassa biogas 1,89 30/06/2012 GSEBiomassa biogas da discarica 6,41 30/06/2012 GSEBiomassa bioliquidi 36,92 30/06/2012 GSEBiomassa biomasse solide 13,4 30/06/2012 GSEBiomassa Rifiuti 6,79 30/06/2012 GSEIdroelettrica varie 468,3 31/12/2011 TERNAEnergia da biomasse in SardegnaFONTE: REGIONE AUTONOMA DELLA SARDEGNA – ASSESSORATO DELL’INDUSTRIA
  • 22. Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINLa Disponibilità di BiomasseLa problematica più critica è rappresentatadall’approvvigionamento delle biomasse a causa dellastagionalità, della competizione con altri settori e delleelevate superfici coltivabili necessariePerché lo sfruttamento delle biomasse risultisostenibile è indispensabile che il territorio da cui siricava la materia prima presenti caratteristiche diproduzione concentrate, per contenere i costi diraccolta e trasporto agli impiantiI residui agricoli ed i sottoprodotti delle diversetrasformazioni industriali possono rappresentare deifeedstocks agevolmente disponibili sull’interoterritorio regionale
  • 23. Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINBacini per l’approvvigionamento di biomassa agroforestaleFonte Rapporto IGEAM 2008 per Conto di Sardegna RicercheBacinot/anno(tal quale)PotenzaelettricaMWeB.1 15.653 1,84B.2 12.293 1,45B.3 16.818 1,98B.4 19.932 2,34B.1B.2B.3B.4
  • 24. Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINBacini per l’approvvigionamento di residui agricoliB.1B.2B.3B.4B.5BacinoResiduoprodottotal quale(t/anno)Potenzaelettrica(MWe)B.1 21.445 3,8B.2 9.523 1,6B.3 23.560 4,1B.4 16.233 2,8B.5 22.825 4,0Fonte Rapporto IGEAM 2008 per Conto di Sardegna Ricerche
  • 25. Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINBacini vocati alla produzione di biomasse agricoleUn esempio – Il carciofocirca 11.000 haResidui colturali5 t/ha - 35 t/haPotere Calorifico Sup.Foglie 13 MJ/kgGambo 16,30 MJ/kgRadice 15,50 MJ/kg
  • 26. B.1B.2B.3B.4Bacini di approvvigionamento di Reflui ZootecniciTotale Sardegna *290.000 capi bovini285.000 capi suini per un totale di5.000.000 t/anno di refluiProduzione Potenziale95.490.000 Nm3 biogas/annopari a 0,573 TWhTotale quattro bacini principali **Bovini 172.343Suini 108.444Produzione Potenziale51.137.102 Nm3 biogas/annopari a 0,306 TWh* Fonte progetto Agribiogas ** Fonte Rapporto IGEAM 2008 per Conto di Sardegna RicercheOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 27. Residui delle trasformazioni agroindustrialiImpianti di macellazione *54.000 t/anno di carni trattate per un totale di 23.000 t/anno discarti di macellazione che possono produrre da 891.000 a2.970.000 Nm3 di biogas all’anno con il 55% - 65% di CH4(elaborazione su dati ENEA ) pari a 0,017 TWhIndustria olearia21.000 t/anno di sanse umide, 60.000 t/anno di acque divegetazione, 2700 t/anno di nocciolino10.000 q/anno di bucce e semi con un’umidità del 60 - 70%* Fonte progetto Agribiogas cofinanziato dalla U.E. P.O.R. Sardegna 2000-2006 Misura 3.13Industria del pomodoroOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 28. Residui delle trasformazioni agroindustrialiIndustria casearia *511.000 t/anno di latte (caprino,ovino,vaccino) per un totale dicirca 320.000 t/anno di siero e scottaSi possono ottenere: acqua ultrapura, lattosio, sieroproteine,Sali minerali attraverso l’impiego di tecniche a membrana (microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione, osmosiinversa)Si possono produrre biocarburanti (etanolo)Si può produrre biogasOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 29. GeneralitàsulleBiomasseBiomasseed energiaBioraffinerieInSardegnaConclusioniOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINEnergia daBiomassein Sardegna
  • 30. A livello internazionale si è ormai diffusa l’ideadell’economia “bio-based”Le biomasse rappresentano la fonte più ampia di materieprime rinnovabili attualmente conosciutaIn un’ottica avanzata ed innovativa esse sono consideratecome risorse fondamentali dalle quali ottenere attraversole “ Bioraffinerie” sostanze di interesse industriale, oltreche energia elettrica e termica come coprodottiLe BioraffinerieOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 31. Il concetto di bioraffineriaFonte IEA BioenergyOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 32. Uta 24 ottobre 2012 - Le colture agroenergetiche: un’opportunità per l’agricoltura?Fonte IEA Bioenergy
  • 33. Bioraffineria basata su Macroalghe in SardegnaMacroalgheCarboidratiBiomasseIdrogenoAlcani oDieselVerdeEtanoloLiquidiFTMetanoSyngasMetanoFoto AcuntoOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 34. Bioraffineria basata su Microalghe in SardegnaImpiego acque reflueRisoluzione Problema nitrati ?PirolisiDig. anaerobicaFattibilitàElevataFattibilitàLungo Term.Oristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 35. Un Esempio : Bioraffineria basata sul carciofoImpresaAlimentareImpresaAgricolaCarciofo CarciofiTrasformatiSottoprodottiPirolisiReteBioraffineriaIntegratoriAlimentariChemicals(Sostanzefenoliche)PolisaccaridiZuccheriEtanoloPretrattamentoEnergiaOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTIN
  • 36. GeneralitàsulleBiomasseBiomasseed energiaBioraffinerieInSardegnaConclusioniOristano 23 aprile 2013 – Meet Job 2013 BIOTINEnergia daBiomassein Sardegna
  • 37. Uta 24 ottobre 2012 - Le colture agroenergetiche: un’opportunità per l’agricoltura?ConclusioniL’impiego delle biomasse in Sardegna attraverso le bioraffinerie ètecnicamente possibile tramite il contributo proveniente da:• Nuova forestazione (Short Rotation Forestry)• Colture energetiche erbacee• Olivicoltura• Viticoltura• Residui agroindustriali• Deiezioni zootecniche• Frazione Organica dei Rifiuti solidi urbaniL’impiego delle biomasse nella generazione di energia consenteteoricamente un numero elevato di combinazioni tecnologiche,anche se la loro applicazione è ancora limitata dai costi elevati
  • 38. Uta 24 ottobre 2012 - Le colture agroenergetiche: un’opportunità per l’agricoltura?Le Biomasse rappresentano materie prime rinnovabili reperibiliagevolmente o comunque ottenibili nel territorio regionale epossono condurre alla creazione di un economia completamentebio-basedE’ necessario massimizzare l’efficienza di conversione dellebiomasse, minimizzando i requisiti delle materie prime e nellostesso tempo rafforzando settori quali l’agricoltura, la silvicoltura, lachimica e l’energiaLe biomasse mediante bioraffinerie integrate possono fornire uncontributo significativo allo sviluppo sostenibile della regioneConclusioniLa valutazione della realizzazione di impianti nelle aree ritenuteidonee deve essere fatta in base alla disponibilità delle biomasse ealla loro distribuzione territoriale
  • 39. Uta 24 ottobre 2012 - Le colture agroenergetiche: un’opportunità per l’agricoltura?Grazie per l’attenzione!Grazie per l’attenzione!