Elettricità da Biogas prodotto da Rifiuti Solidi Urbani

1. Elettricità da Biogas prodotto
da Rifiuti Solidi Urbani

2. Produzione di energia da Biogas
L’utilizzo di fonti energetiche
rinnovabili per la produzione
di elettricità è incentivato
da normativa europea e
nazionale, come alternativa
alle fonti fossili, oltre a fornire
una riduzione delle emissioni
di CO2 e agenti inquinanti.
Candidato: Adriano Cirasole

3. Produzione di energia da Biogas
Le soluzioni di recupero energetico possono essere con
produzione di calore e/o produzione di elettricità. La
produzione combinata fornisce maggiori rendimenti
intorno a 85% di cui 35% come elettricità e 50% sotto forma
di calore di raffreddamento (acqua riscaldata a 90°)
 L’energia elettrica è ceduta alla rete a tariffe incentivate
 Parte del calore recuperato viene autoconsumato per il
processo, mentre la restante quota è resa disponibile ad
eventuali utenze mediante rete di teleriscaldamento.
Candidato: Adriano Cirasole

4. Produzione di energia da Biogas
Candidato: Adriano Cirasole

5. Produzione di energia da Biogas
In conclusione è possibile sottolineare come la produzione di
biogas comporti un duplice effetto positivo legato alla riduzione
di utilizzo di combustibili fossili, con conseguente riduzione di
CO2 emessa, e all’utilizzo di rifiuti per ottenere energia elettrica
incentivata, è quindi evidente un vantaggio non solo
ambientale, gestionale ma anche di tipo economico.
La Frazione Organica putrescibile da Rifiuti Solidi Urbani, o
FORSU, acquisisce delle caratteristiche che risultano non più
idonee a trattamenti come incenerimento o compostaggio, a
causa dell’elevato contenuto di acqua (80-90%).
Candidato: Adriano Cirasole

6. Biogas da Rifiuti Solidi Urbani
Il biogas, costituito da una miscela principalmente
costituita da anidride carbonica e metano, nasce dalla
digestione anaerobica di diverse matrici organiche,
individuate per legge al fine della produzione di energia
elettrica da fonti rinnovabili, tra cui: frazione organica dei
rifiuti solidi urbani (FORSU), fanghi di depurazione, deiezioni
animali, scarti di macellazione, scarti organici
agroindustriali, residui colturali e colture energetiche.
Candidato: Adriano Cirasole

7. Digestione anaerobica 1
Candidato: Adriano Cirasole
Università Alma Mater Studiorum di Bologna
 Digestione anaerobica: Trattamento biologico volte al
recupero del materiale organico biodegradabile,
presente all’interno del rifiuto stesso.
 Obbiettivo: Stabilizzazione della sostanza organica
tramite la mineralizzazione delle componenti organiche
più facilmente degradabili, il conseguimento
dell’igienizzazione della massa e la riduzione di volume
e massa dei materiali trattati.
 Indice Energetico:
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 𝑷𝒓𝒐𝒅𝒐𝒕𝒕𝒂
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 𝑼𝒕𝒊𝒍𝒊𝒛𝒛𝒂𝒕𝒂
𝟑,𝟖 𝒌𝑾𝒉 𝑷𝑹𝑶𝑫𝑶𝑻𝑻𝑶
𝒌𝑾𝒉 𝑪𝑶𝑵𝑺𝑼𝑴𝑨𝑻𝑶

8. Digestione anaerobica 2
Candidato: Adriano Cirasole
Università Alma Mater Studiorum di Bologna
Stabilizzazione di una matrice organica putrescibile, in uno
o più bioreattori in assenza di ossigeno, attraverso una
sequenza di processi biologici:
 Idrolisi 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O
 metanogenesi 4HCOOH CH4 + 2H2O + 3CO2
 acidogenesi CH3COOH CH4 + CO2

9. Tabella 3 allegata alla Legge Finanziaria
2008, così come modificata dalla Legge 99
del 23/07/2009
Candidato: Adriano Cirasole
Università Alma Mater Studiorum di Bologna
 Tariffe di incentivazione di 28 €cent/kWh per l’energia da:
Biogas e biomasse, esclusi i biocombustibili liquidi ad eccezione degli
oli vegetali puri tracciabili attraverso il sistema integrato di gestione e
di controllo previsto dal regolamento (CE) n. 73/2009 del Consiglio, del
19 gennaio 2009
 DM 06/07/2012 Pacchetto Clima-Energia:
Obiettivo fonti rinnovabili al 17% del consumo complessivo energia
(26% - 35% elettrica). Prezzi vantaggiosi dell’elettricità rispetto al
mercato, indipendente da fattori esterni (2011, costo 142 cent/kWh)

10. Decreto Legislativo 29 dicembre 2003, n.
387
Candidato: Adriano Cirasole
Università Alma Mater Studiorum di Bologna
Gli impianti per generare energia elettrica da biogas sono disciplinate
da procedure amministrative semplificate e per potenza istallata
inferiore a 250kWh non richiede alcuna autorizzazione.
 Art. 1: «..finalizzato a promuovere un maggior contributo delle fonti energetiche
rinnovabili alla produzione di elettricità ..»
 Art. 12 comma 5: «All'installazione degli impianti di fonte rinnovabile di cui all'articolo
2, comma 1, lettere b) e c) per i quali non è previsto il rilascio di alcuna
autorizzazione, non si applicano le procedure di cui ai commi 3 e 4. Ai medesimi
impianti, quando la capacità di generazione sia inferiore alle soglie individuate dalla
tabella A allegata (Biogas 250 kW) al presente decreto, con riferimento alla specifica
fonte, si applica la disciplina della denuncia di inizio attività di cui agli articoli 22 e 23
del testo unico di cui al d.P.R. 6 giugno 2001, n. 380, e successive modificazioni.»

11. Waste Framework Directive's 50 %
 50% Municipal waste recycling target in 2020 – EEA Report 2013
 HORIZON 2020
 Call – Waste: A Resource to Recycle, Reuse and Recover Raw Materials (WASTE-
5-2014); Research and Innovation Action, co-finanziate sino al 100% dei costi
ammissibili; Innovation Action co-finanziate sino al 70% dei costi sostenuti
 HORIZON EUROPE 2021-2027
 Raggiungere gli obbiettivi dell’UE in materia di ambiente e azione per il clima
(LIFE 2021)
 Azioni: miglioramento dell’efficienza energetica nella raccolta dei rifiuti e
incentivazione delle attività di recupero, riciclo e riuso dei rifiuti, riduzione
emissioni
Candidato: Adriano Cirasole

12. FRAZIONE ORGANICA RICICLATA PER RIFIUTI
URBANI IN EUROPA – FONTE EUROSTAT
Candidato: Adriano Cirasole

13. Rifiuti Solid Urbani
Matera
Fonte Istat
2016
FORSU Recupero
Riutilizzo
Riciclo
Discarica TOTALE
RSU
Rifiuti Solidi
Urbani %
12 25,7 74,3
Rifiuti Solidi
Urbani ton
3606 7718 22344* 30062
Emissioni
t GHG / t RSU
0,21* 0,21* 0,21* 0,21*
Emissioni
GHG ton
757* 1621* 4692* 6313*
Candidato: Adriano Cirasole
* Stima sulla base di dati ISTAT e BEI Matera 2014

14. Integrazione in Linea Depurazione
Acque
L’esempio di Treviso* mostra che l’integrazione del trattamento della
FORSU in un impianto di depurazione di acque reflue è da considerarsi
un approccio sostenibile in quanto:
 è reale la possibilità di implementare il processo di codigestione
anaerobica senza significativi cambiamenti delle opere nel caso di
disponibilità di digestori non pienamente sfruttati
 si ottiene una migliore efficienza di rimozione dei nutrienti grazie
alla presenza di substrati carboniosi rapidamente disponibili
provenienti dal trattamento della frazione organica
 è possibile creare all’interno dell’impianto un’area per il
conferimento ed il trattamento a basso consumo del FORSU
*«Tecnologie di digestione anaerobica per il recupero di energia dalla frazione umida dei rifiuti urbani», F. Cecchi
Candidato: Adriano Cirasole

15. Impianti KOMPOGAS/CTU
Candidato: Adriano Cirasole
 Sistema che chiude in modo completo il ciclo di riutilizzo dei Rifiuti Solidi Urbani
trattati. Infatti, i “prodotti” finali di questo procedimento sono:
 biogas (energia rinnovabile CO2 neutrale),
 compost ed una frazione liquida eventualmente utilizzabile in agricoltura a
seconda della qualità dei materiali in ingresso.
 Consistono in una o più unità modulari compatte per capacità di trattamento totale
da 5.000 ad oltre 100.000 tonnellate di rifiuti l’anno. La scelta della modularità
permette la realizzazione di impianti adatti alle più varie esigenze.
 L’impianto di Ottenbach, costruito tra la fine del 2005 e l’inizio del 2006, è operativo
dalla primavera del 2006. Esso ha sostituito la funzione di un impianto di
compostaggio tradizionale apportando l’ulteriore vantaggio della produzione di
energia elettrica e termica.*
 Serve 80000 abitanti, lavora 16000 t/a di rifiuti, reattore da 1300 m3 e produce
energia per 2400 MWh/a
* Da «L’impianto di digestione anaerobica di Ottenbach», M. Caviezel e A. Iannotti

16. Alternative progettuali per Sistemi
stabilizzazione a digestione anaerobica
Candidato: Adriano Cirasole
Università Alma Mater Studiorum di Bologna
 Sistema Wet
Bio-gas 100-150 m3/t rifiuti
Tempo 10-30 gg
Solidi Totali < 10%
 Vantaggi: mitigare
picchi di inquinante
per diluizione, vasto
know-how
 Svantaggi:
pretrattamenti
complessi,
separazione di fasi
 Sistema Semi-Dry
Bio-gas 90-150 m3/t rifiuti
Tempo 10-30 gg
Solidi Totali > 20%
 Vantaggi: elevati
carichi organici,
resistenza a picchi o
sostanze tossiche, ridotti
volumi reattore.
 Svantaggi: costi iniziali
di impianto
 Sistema Dry
Bio-gas 100-150 m3/t rifiuti
Tempo 10-15 gg
Solidi Totali =10-20%
 Vantaggi: mitigare
picchi di inquinante
per diluizione, no
pretrattamenti
 Svantaggi: elevati
volumi reattori, costi
iniziali impianto
Fonte: MTD, 2007

17. Sistema misto
Candidato: Adriano Cirasole
Università Alma Mater Studiorum di Bologna
Nel progetto si considera una tecnologia che richiede 25 giorni di
trattamento anaerobico e 14 giorni di biossidazione aerobica per
ottenere un compost commercializzabile ai sensi di legge.
La miscela di rifiuti da destinare viene formata con pala meccanica
ed è costituita da:
 FORSU (Frazione Organica Rifiuti Solidi Urbani) triturata, in quanto
non sono richiesti particolari pretrattamenti con rifiuti provenienti da
raccolta differenziata;
 Digestato in uscita dal digestore al 40-60%, per inoculo di
microrganismi batterici responsabili della degradazione della
sostanza organica.

18. Schema impianto
Candidato: Adriano Cirasole
Università Alma Mater Studiorum di Bologna
Nel caso di rifiuti indifferenziati può essere necessaria una selezione
meccanica, tramite deferrizzazione e vagliatura a tamburo rotante, a
basso consumo di energia (Sistema Treviso) prima della stabilizzazione.
Il processo di digestione anaerobica è condotto ad una temperatura
media di circa 37°C, durante la quale il biogas prodotto si dispone nella
parte superiore del reattore da dove viene prelevato e inviato all’impianto
di generazione dove viene:
 Deumidificato tramite filtri a carboni attivi
 Compresso alla pressione richiesta in ingresso al generatore (100 mBar)
 inviato al motore endotermico da 200 kW

19. Schema impianto
Candidato: Adriano Cirasole
Università Alma Mater Studiorum di Bologna
PORTATA
SOLIDI
t/a
PORTATA
RICIRC.
t/a
PORTATA
TOTALE
t/a
TEMPO
RITENZ.
giorni
VOLUME
REATTORE
m3
VOLUME
DESIGN
m3
7800 4680 12480 25 1221 2000
kWh/t
RIFIUTO
BIOGAS
Nm3/t
METANO
%
POTERE
CALOR.
m3/kWh
ENERGIA
PER t
RIFIUTO
ENERGIA
ELETRICA
η=35%
CALORE
η=50%
Minimo 70 55 10 385 135 192
Massimo 140 60 10 840 294 420
VALORI
IMPIANTO
ENERGIA
ELETTRICA
MWh
CALORE
MWh
RICAVI
ENERGIA
ELETTRICA
CALORE
UTENZE
MWh
POTENZA
TURBINA
kW
COSTO
TURBINA
€/kWh
2820 2387 7.896.000 1432 200 59.220

20. 1514 t CO2 riduzione emissioni
2820 MWh/anno elettricità
2387 MWh/a risparmio energetico
7800 t/anno rifiuti organici smalt
Candidato: Adriano Cirasole
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RISULTATI ATTESI