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Il settore delle biomasse e dei biocombustibili in sardegna - Efisio Scano

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L'intervento di Efisio Scano (Responsabile scientifico del Laboratorio Biocombustibili e biomasse), nell'ambito dell'evento di presentazione del Progetto Cluster Energie Rinnovabili tenutosi a Cagliari il 7 marzo 2014.

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Il settore delle biomasse e dei biocombustibili in sardegna - Efisio Scano

  1. 1. Progetto cluster Energie Rinnovabili REPUBBLICA ITALIANA Cagliari, 7 marzo 2014 Il settore delle biomasse e dei biocombustibili in Sardegna Efisio A. Scano
  2. 2. REPUBBLICA ITALIANA Le Biomasse in Europa L’associazione europea per le biomasse AEBIOM stima che il contributo delle biomasse all’energia nell’UE può essere incrementato dai 72 Mtep del 2004 ai 220 Mtep del 2020 Attualmente nell’Europa a 27 le biomasse valgono approssimativamente 95,7 Mtep dei quali 40 Mtep destinati alla produzione di calore e 48 Mtep alla produzione di elettricità Questo enorme volume di energia necessita di risorse forestali addizionali, di colture dedicate, di biomasse acquatiche e di biomasse residuali Nell’Europa a 27 possono essere impiegati da 20 a 40 Mha di terra per la produzione di energia senza danneggiare la catena europea di produzione degli alimenti
  3. 3. REPUBBLICA ITALIANA Le Biomasse in Italia Il target italiano per le energie rinnovabili al 2020 è pari al 17 %. Di cui il 26,4 % per i consumi elettrici, il 17,1 % per il riscaldamento e la refrigerazione, mentre il 10,1 % per i trasporti Le proiezioni per il 2020 prevedono: l’installazione di 2620 MW di impianti a biomasse con una percentuale pari al 3,4 % dei consumi elettrici l’installazione di 5117 MW per la produzione di energia termica con una percentuale pari 9,2 % dei consumi termici
  4. 4. REPUBBLICA ITALIANA 19,74% 3,24% 1,72% 2,99% 32,77% 8,91% 4,58% 21,82% 1,84% 2,40% Residui colturali del carciofo Residui colturali del pomodoro Residui vitivinicoli Scarti di macellazione Siero di latte ovino Fanghi di depurazione Manutenzione del verde FORSU Acque di vegetazione Sanse denocciolate Le Biomasse in Sardegna
  5. 5. REPUBBLICA ITALIANA Tipologia Ind. Casearia Scarti di macellazione FORSU Reflui Scarti colt. Carciofo Scarti Colt. Pomodoro Colture Dedicate Totale MW Inst. 1,42 0,37 4,96 111,07 14,02 4,42 21,13 157,38 Tipologia Paglie Potatura Agrumi e frutteti Potatura vite Potatura olivo Manuten. Verde Forestali+ Arboric. Scarti Ind. Legno Scarti Vitic. ed Enol. Scarti nocciol. Sanse Totale MW Inst. 78,11 15,60 42,70 16,9 4,17 115,77 41,50 2,89 1,58 8,26 327,48 Le potenzialità energetiche delle Biomasse in Sardegna
  6. 6. REPUBBLICA ITALIANA Le Biomasse residuali in Sardegna 86,57% 8,41% 4,87% 0,16% Reflui zootecnici Residui agricoli Residui agroindustriali Scarti di macellazione 52,60% 26,74% 14,72% 5,50% 0,43% Industria latt/casearia Industria del legno Industria olearia Industria enologica Industria del pomodoro 30,85% 24,64% 19,43% 9,72% 7,86% 7,51% Residui colturali carciofo Paglie Potature vite Residui colturali pomodoro Potature ulivo Potature frutteti
  7. 7. REPUBBLICA ITALIANA Potenziale energetico delle biomasse residuali Processi Biochimici (BIOGAS) Processi Termochimici 0 150 300 450 600 750 900 Industria lattiero/casearia Scarti di Macellazione Reflui zootecnici Scarti di carciofo Scarti di pomodoro GWh/anno 0 100 200 300 400 500 600 700 Paglie Potature frutteti Potature vite Potature ulivo Residui industria del legno Residui industria enologica Residui industria olearia GWh/anno
  8. 8. REPUBBLICA ITALIANA Stato attuale Diversi impianti di media taglia (1 MW) localizzati presso imprese agricole e alimentati con colture dedicate Presenza di piccoli impianti per il trattamento dei reflui zootecnici Un solo impianto per il trattamento della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) Problematiche principali  Difficoltà per l’approvvigionamento della materia prima agli impianti  Mancato impiego dell’energia termica prodotta dai cogeneratori  Collocazione del digestato  Difficoltà ad impiegare mix comprendenti biomasse residuali per l’assenza di processi consolidati Il settore del BIOGAS
  9. 9. REPUBBLICA ITALIANA Trattamento del digestato 1.Reimpiego per lo sfruttamento dell’energia residua 2.Impiego agronomico Incremento dell’uso di biomasse residuali 1.Messa a punto di processi di trattamento per biomasse singole ed in mix fra loro Recupero dell’energia termica 1.Impiego in altri processi agroindustriali (concentrazione, essiccamento, pastorizzazione, riscaldamento, refrigerazione) Frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU) 1.Messa a punto di processi di trattamento specifici 2.Dimensionamento di impianti di piccola taglia utilizzabili per la generazione distribuita di energia Tematiche di interesse nel settore del BIOGAS
  10. 10. REPUBBLICA ITALIANA Il settore delle Biomasse Forestali Stato attuale Impianti di grossa e media taglia alimentati prevalentemente con biomasse di importazione e impianti di piccola taglia alimentati con biomasse locali Problematiche principali  Limitata conoscenza delle caratteristiche delle biomasse diffuse sul territorio regionale  Limitata conoscenza dell’effettiva ritraibilità sull’intero territorio regionale e di conseguenza della potenza installabile nei diversi territori  Costi di smaltimento delle ceneri  Diffusione di cogeneratori di piccola taglia
  11. 11. REPUBBLICA ITALIANA Tematiche di interesse nel settore delle Biomasse Forestali Caratteristiche delle biomasse 1.Caratterizzazione delle biomasse forestali in Sardegna 2.Valutazione delle tecnologie di conversione energetica più appropriate per la regione Stima della ritraibilità 1.Valutazione dell’effettiva ritraibilità delle biomasse nei differenti territori 2.Valutazione del potenziale energetico dei singoli territori Costi di smaltimento per le ceneri 1.Messa a punto di processi di trattamento per l’impiego in campo agronomico e industriale generale Impianti per la cogenerazione 1.Dimensionamento di impianti di piccola taglia utilizzabili per la generazione distribuita di energia
  12. 12. REPUBBLICA ITALIANA Il settore delle Microalghe Grande interesse internazionale per questo settore, numerose attività di ricerca in corso, ma con risultati che non consentono ancora l’applicazione industriale alla produzione di biocombustibili Prospettive interessanti invece per la produzione di chemicals e di alimenti per il settore ittico Stato del settore Apparecchiature da laboratorio presenti in qualche impresa, centro di ricerca e Università Alcuni impianti pilota disponibili nel laboratorio di Sardegna Ricerche Gli studi effettuati sono rivolti essenzialmente alla crescita delle microalghe ed alla massimizzazione delle rese produttive. Problematiche principali Massimizzazione della crescita Separazione della biomassa dal medium colturale Estrazione delle sostanze di interesse (olio, chemicals)
  13. 13. REPUBBLICA ITALIANA Tematiche di interesse nel settore delle microalghe 1.Individuazione di specie algali con la massima resa produttiva 2.Individuazione dei sistemi ottimali di separazione e disidratazione della biomassa algale 3.Valutazione dell’impiego della biomassa algale in processi di pirolisi e digestione anaerobica 4.Determinazione della convenienza economica allo sviluppo di una filiera produttiva basata sulle microalghe
  14. 14. REPUBBLICA ITALIANA Il settore della pirolisi Stato attuale Nessun impianto industriale. Idee e contatti per la realizzazione di qualche impianto alimentato con biomasse legnose ed erbacee. Interesse alla realizzazione di un impianto industriale con l’impiego delle lolle di riso per la produzione di silicio di grado solare Processo molto interessante per il trattamento di rifiuti (secco, pneumatici, ASR) Problematiche principali  Necessità di processi di pretrattamento delle biomasse (riduzione delle dimensioni, essiccamento)  Problemi di stabilità dell’olio ottenuto dalle biomasse  Problemi di miscibilità dell’olio con altri combustibili liquidi  Bassa efficienza energetica complessiva del processo  Necessità di altri processi di trattamento a valle  Complessità e costi dei reattori  Necessità di catalizzatori specifici  Impiego del Char
  15. 15. REPUBBLICA ITALIANA Tematiche di interesse nel settore della pirolisi 1. Messa a punto di processi di trattamento di residui urbani e industriali 2. Caratterizzazione degli oli di pirolisi 3. Prove di impiego in turbine e motori a combustione interna nella produzione di energia elettrica e termica 4. Messa a punto di processi di up-grading dell’olio per la produzione di biocombustibili e chemicals 5. Impiego del char come materiale adsorbente in campo ambientale (bonifica di siti inquinati) 6. Impiego del gas nella produzione di energia
  16. 16. REPUBBLICA ITALIANA  Caratterizzazione di biomasse e di biocombustibili  Valutazione della possibilità di impiego di singole biomasse o di mix di biomasse nella produzione di energia  Messa a punto di processi di produzione di biocombustibili  Sviluppo di tecnologie per l’impiego di biomasse nella produzione di energia  Studio di tecniche di raccolta, stoccaggio e gestione delle biomasse Le attività generali del laboratorio biomasse e biocombustibili
  17. 17. REPUBBLICA ITALIANA Impianto pilota biogas MATERIE PRIME • Liquami suinicoli e bovini, pollina • Scarti di macellazione • FORSU • Biomasse vegetali • Scarti agroindustriali • Fanghi di depurazione CONFIGURAZIONE E PRESTAZIONI Contenuto in solidi totali (ST) pari al 15 % Reattore Plug Flow con volume di 1.1 m3 Temperatura max di esercizio 60°C Portata di alimentazione 20-50 kg/giorno Produzione di biogas 1 - 4 m3/giorno
  18. 18. REPUBBLICA ITALIANA • Caratterizzazione di diversi substrati ai fini della digestione anaerobica • Digestione anaerobica di singoli substrati • Codigestione di mix di substrati • Individuazione di mix ottimali ai fini della resa in biogas • Valutazione dei parametri di processo • Ottimizzazione dei processi di digestione anaerobica • Valutazione delle rese e della qualità del biogas • Valutazione del reimpiego del digestato • Valutazione economica dei processi di digestione anaerobica Attività sperimentale con l’Impianto pilota biogas
  19. 19. REPUBBLICA ITALIANA Impianto pilota Pirolisi MATERIE PRIME •Biomasse vegetali •Scarti agroindustriali residui di potatura sanse asciutte cippati di sottobosco •Materiali di provenienza industriale •Frazione secca RSU CONFIGURAZIONE E PRESTAZIONI L’impianto consente la produzione di combustibili gassosi, liquidi e solidi Portata di alimentazione 100 kg/ora Temperatura max di esercizio 700°C Produzione di gas 12-15 m3/ora Potenza del motore a combustione interna 10 kWe
  20. 20. REPUBBLICA ITALIANA • Caratterizzazione di diversi substrati per l’impiego nella pirolisi • Test di Pirolisi su singoli substrati e loro miscele • Studio delle condizioni di processo (composizione mix biomasse, tempi, temperature, velocità di riscaldamento) • Valutazione delle rese, della qualità del gas e degli altri prodotti della pirolisi • Ottimizzazione dei processi di pirolisi • Valutazione delle possibilità di applicazione pratica dei processi di pirolisi • Analisi economica dei processi di pirolisi Attività sperimentale con l’impianto pilota Pirolisi
  21. 21. REPUBBLICA ITALIANA •Crescono in acqua salata e in acqua dolce •Assorbono radiazione luminosa, CO2 e acqua e producono biomassa Fotobioreattori pilota Le microalghe I fotobioreattori sono dispositivi che creano le condizioni per la crescita e la coltivazione di microrganismi fotosintetici ossigenici come microalghe e cianobatteri
  22. 22. REPUBBLICA ITALIANA Attività sperimentale con i fotobioreattori pilota • Prove di accrescimento e biofissazione di CO2 • Determinazione dei parametri di processo • Ottimizzazione dei processi di crescita algale • Valutazione delle rese in biomassa algale • Valutazione economica dei processi
  23. 23. REPUBBLICA ITALIANA Grazie per l’attenzione !

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