075 Arioli System Integration Vercelli 27ottobre09
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SYSTEM SYSTEM INTEGRATION:INTEGRATION:INTEGRATION:INTEGRATION:BIOMASSE E BIOMASSE E TERRITORIO TERRITORIO
PER LE PER LE FILIERE FILIERE
ENERGETICHEENERGETICHE
Alessandro ArioliUniversità del Piemonte Orientale
Docente in Tecnologie delle biomasseVercelli, 27 ottobre 2009.
LE VARIABILI LE VARIABILI TERRITORIALI ED TERRITORIALI ED
ECOLOGICHE NEGLI ECOLOGICHE NEGLI AGROECOSISTEMI AGROECOSISTEMI
INTERESSATI DALLE INTERESSATI DALLE ENERGIE RINNOVABILIENERGIE RINNOVABILI
I PRINCIPI DIALETTICI PER L’ETICA DELLE PRODUZIONI FOOD E NO-FOOD SOSTENIBILI
Alessandro Arioli
•• BioBio diversitàdiversitàL’INSIEME DELLA BIOL’INSIEME DELLA BIO--RICCHEZZA RICCHEZZA NATURALE LOCALE, SELEZIONATA NATURALE LOCALE, SELEZIONATA
•• BioBio--diversitàdiversità DA MILIONI DI ANNI DI EVOLUZIONE DA MILIONI DI ANNI DI EVOLUZIONE DARWINIANADARWINIANA
LA PROSSIMITA’ DELLE LA PROSSIMITA’ DELLE TECNOLOGIE SOSTENIBILI TECNOLOGIE SOSTENIBILI SECONDO UNA STRATEGIA DI SECONDO UNA STRATEGIA DI SVILUPPO RISPETTANTE GLISVILUPPO RISPETTANTE GLI
•• BioBio--prossimitàprossimitàSVILUPPO RISPETTANTE GLI SVILUPPO RISPETTANTE GLI EQUILIBRI PREESISTENTIEQUILIBRI PREESISTENTI
LA DOMANDA CRESCENTE DEI LA DOMANDA CRESCENTE DEI PRODOTTI DELLA FILIERA PRODOTTI DELLA FILIERA RISPETTOSA DELL’AMBIENTE E RISPETTOSA DELL’AMBIENTE E DELLE RISORSE IDRICHEDELLE RISORSE IDRICHE
•• BioBio--opportunitàopportunità
SINERGIA TRA LA SINERGIA TRA LA CRESCENTE DOMANDA DI CRESCENTE DOMANDA DI PRODOTTO ALIMENTARE E PRODOTTO ALIMENTARE E LA PRODUZIONE DILA PRODUZIONE DI
•• BioBio--compatibilità compatibilità LA PRODUZIONE DI LA PRODUZIONE DI AGROAGRO--ENERGIAENERGIA
pp
INTERAZIONE TRA BIOMASSE NATURALI ED ENERGIA RECUPERABILE INTERAZIONE TRA BIOMASSE NATURALI ED ENERGIA RECUPERABILE
ENERGIA
Produttori primari
(o ganismi(organismi autotrofi)
MACRO-ECOSISTEMI FRUIBILI PER LA PRODUZIONE DI BIOMASSE IN EUROPA
Alessandro Arioli
Forest Forest Stewardship Stewardship CouncilCouncil
Chain of Chain of Custody Custody
Programme for Programme for Endorsement of Endorsement of Forest Certification Forest Certification schemescheme
BARICENTROBARICENTROFORESTA FORESTA
AUTOCTONAAUTOCTONA
BARICENTRO BARICENTRO COLZACOLZA
BARICENTROBARICENTROMAIS + SORGO + PANICUM MAIS + SORGO + PANICUM + MISCANTHUS + ARUNDO + MISCANTHUS + ARUNDO
BARICENTROBARICENTROS.R.F.S.R.F.BARICENTROBARICENTRO
GIRASOLE + SOIA + GIRASOLE + SOIA + ARACHIDEARACHIDE
IL CICLO DELLA CO2 Alessandro Arioli
CARBONIO ATMOSFERICOCARBONIO ATMOSFERICO( CO( CO22 = variabile nel tempo.= variabile nel tempo.
Attualmente, 2007 = Attualmente, 2007 = ~ 320 ~ 320 ppmppm ))COCO22
OSSIDAZIONE DEL
CARBONIO
FISSAZIONE DEL FISSAZIONE DEL CARBONIOCARBONIO
CARBONIO
EMISSIONI SECONDARIE DA
FONTI FOSSILI
COLTURE ECOCOLTURE ECO--COMPATIBILI E SOSTENIBILICOMPATIBILI E SOSTENIBILISOTTOPRODOTTI
COMBUSTIBILI PER VEICOLI
RACCOLTA + TRASPORTO + STOCCAGGIORACCOLTA + TRASPORTO + STOCCAGGIO
PROCESSO :CONVERSIONE
IN CALORE ED ENERGIA
DISTRIBUZIONE DI DISTRIBUZIONE DI CALORE ED ENERGIACALORE ED ENERGIA
CALORECALOREELETTRICITELETTRICITÀÀENERGIA MECCANICA
L’ ANALISI DEL CICLO DI VITA L’ ANALISI DEL CICLO DI VITA (acronimo LCA, Life Cycle Assessment) consiste nella valutazione
Alessandro Arioli
degli aspetti ambientali significativi legati all’interazione delle attività, dei prodotti e dei servizi lungo la filiera
RICICLOINPUTS
( RISORSE )SMALTIMENTO
GESTIONERIFIUTI
CICLOPRODUTTIVO
SMALTIMENTO
UTILIZZITR PORTTRASPORTI
DISTRIBUZIONE
IMPATTO AMBIENTALEIMPATTO AMBIENTALE
SCHEMA GENERALE DELLE BIOMASSE NELLE FILIERE AGRICOLE-AGROINDUSTRIALI
Alessandro Arioli
ZOOTECNIA COLTURERIFIUTO, RESIDUO
Letame / liquameRESIDUO, SCARTO
Di ti
Amidi / Zuccheri
CellulosaOliiLigninaDigestione
anaerobica
Bioetanolo Biodiesel
Lignina
Bioetanolo Biodiesel
P d Biogas
Syngas SyngasProdotti secondari
Metano Idrogeno
Esempio applicativo in area pedemontana, Esempio applicativo in area pedemontana, collinare, marginale per noncollinare, marginale per non--food energeticofood energetico, g p, g p gg
Obiettivo: presidiare il pterritorio per l’orientamento degli investimenti pubblici e
privati su biomasse privati su biomasse agro-forestali idonee alla produzione “sostenibile” di
i i bilpioppopioppo salicesalice robiniarobinia sorgosorgoenergia rinovabile.
I risultati di sperimentazioni pluriennali di coltivazione di pluriennali di coltivazione di terreni marginali orientano il
sistema al binomio BIOMASSA LIGNEO
miscantomiscanto dd
BIOMASSA LIGNEO-CELLULOSICA TRASFORMATA CON PIROGASSIFICAZIONE
miscantomiscanto arundoarundoIN ENERGIA ELETTRICA E TERMICA.
INTERAZIONE INPUTINTERAZIONE INPUT--OUTPUT TRA LE FILIERE DEDICATE ALLA BIOMASSEOUTPUT TRA LE FILIERE DEDICATE ALLA BIOMASSE
ZOOTECNIA COLTURE (PROTEO)-OLEAGINOSE
Olio
Letame / liquame
Grassi (da macello)Olio
Farine pellettate
F ti ( ll l i i) Fusti (cellulosici)
l COLTURE ERBACEE-
ARBUSTIVE PER
RIFIUTI, SCARTI E RESIDUI A
BASE
Fibra vegetale umida x fermentazione anaerobica Scarti
Scarti umidi
PER BIOGAS-SYNGAS
BASE ORGANICO-CELLULOSICA
anaerobica
Digestato “valorizzato”
Scarti disidratati
COLTURE PER CIPPATO Cippato disidratato Cippato umido
COLTURE PER CIPPATO (S.R.F. + FORESTE)
Alessandro Arioli
TECNOLOGIE INNOVATIVE PER AGRICOLTURA E ZOOTECNIA SOSTENIBILI
COLTURE ERBACEE÷
SISTEMI IRRIGUI SISTEMI IRRIGUI A GOCCIAA GOCCIA
COLTURE ARBOREE ARBUSTIVE
PER FEED, BIOGAS,
ARBOREE TRADIZIONALI
SISTEMI IRRIGUI SISTEMI IRRIGUI A MICROA MICRO--
ASPERSIONEASPERSIONE,
SYNGASMICROMICRO--BACINIBACINIAZIENDALI AZIENDALI
(“MACRO(“MACRO--FOSSI”) FOSSI”) ( MACRO( MACRO--FOSSI ) FOSSI ) A RIEMPIMENTOA RIEMPIMENTO
METEORICO METEORICO
COLTURE
MICORRIZE E MICORRIZE E BATTERI RIZOSFERICIBATTERI RIZOSFERICI
-- MICORRIZEMICORRIZE-- BATTERI RIZOSFERICIBATTERI RIZOSFERICI-- ALGHE OLEAGINOSEALGHE OLEAGINOSE
COLTURE (PROTEO)-
OLEAGINOSECOLTURE ARBOREE
FERTIRRIGAZIONEFERTIRRIGAZIONE
S.R.F. DIGESTATO DIGESTATO “VALORIZZATO”“VALORIZZATO”
Alessandro Arioli
SYSTEM SYSTEM INTEGRATION: INTEGRATION: INTEGRATION: INTEGRATION:
L’INTERAZIONE TRA L’INTERAZIONE TRA FILIERE BIOMASSE E FILIERE BIOMASSE E FILIERE, BIOMASSE E FILIERE, BIOMASSE E TERRITORIO SOTTESOTERRITORIO SOTTESO
ESEMPI DI CORRELAZIONE TRA BIOMASSE NELLE FILIERE FOOD/NON-FOOD
IMPIANTO Digestato post-fermentazione
Biogas Metano
IMPIANTO BIOGAS
IMPIANTO
REIMPIEGO IN AGRICOLTURA
BioetanoloBIOETANOLO
2^ GENERAZIONE
SETTORE ENERGBiomassa per termolisiIMPIANTO PRE-
Biodiesel
ENERGIABiomassa per termolisiIMPIANTO PRETRTTAMENTO BIOMASSE LIGNEO-
CELULOSICHE
“Crude Oils”
IMPIANTO SPREMITURA OLII
BiodieselPellets
Mangimi PRODOTTI ALIMENTARI PER
CELULOSICHE
& PELLETTATURADI FARINE
ESTRAZIONE
Olii alimentari
Filati rustici
ALIMENTARI PER UOMO E ANIMALI
SETTORE TESSILE
IMPIANTO PER FIBRA VEGETALE Coloranti naturali
Filati finiSETTORE TESSILE
CHIMICA NATURALEVEGE LE
Interni ecologici di automobile SETTORE AUTO
Alessandro Arioli
SCHEMA DI SVILUPPO TECNOLOGICO INTEGRATO CON MINI-IMPIANTI PER LA SOSTENIBILITÀ DEI SISTEMI TERRITORIALI INDIPENDENTI
Alessandro Arioli
IMPIANTO SOLARE TERMICO A SALI
IMPIANTO MODULARE PER
IMPIANTO DI CATTURA E STOCCAGGIO ACQUE
IMPIANTO MODULARE PER
ENERGIA TERMICA ED ELETTRICA (PREMIO DA KYOTO PROTOCOL)
TERMICO A SALI CONDENSATI
MODULARE PER MACELLAZIONE “A CAPACITÀ LIMITATA”
STOCCAGGIO ACQUE METEORICHE
MODULARE PER CASEIFICAZIONE
ENERGIA ELETTRICA (PREMIO DA KYOTO PROTOCOL)
ACQUA IN STOCK
IMPIANTO DI DISSALAZIONE
IMPIANTO COLTIVAZIONE
IMPIANTO DI IRRIGAZIONE E
FERTIRRIGAZIONE ACQUA
IRRIGUA
ACQUA
(PREMIO DA KYOTO PROTOCOL)CARNE & LATTE
ACQUA DI MARE PER FEED (CIBO X ANIMALI)
FERTIRRIGAZIONE A GOCCIA
ACQUA IDONEA ACQUA
POTABILE
IRRIGUACONCIMATA
RESIDUI
DISTRIBUZIONE ACQUA ED ENERGIA A POPOLAZIONE LOCALE
IMPIANTO DI PIROGASSIFICAZIONE
IMPIANTO DI FITODEPURAZIONE DI LIQUAMI CON
ACQUE SOSTANZA
AD IRRIGAZIONE & SCARTI
POPOLAZIONE LOCALE E AD INSEDIAMENTI
TURISTICI
F NERIFIUTI & RESIDUI
ORGANICI
DI LIQUAMI CON INQUINAMENTO
ORGANICO
LURIDE SECCA
RIFIUTI RESIDUI DA ATTIVITÀ ANTROPICA
DISTRIBUZIONE LOCALE DI ENERGIAENERGIA ELETTRICA E TERMICA(PREMIO DA KYOTO PROTOCOL)
RIFIUTI ÷ RESIDUI DA ATTIVITÀ ANTROPICA
IL CATALOGO BIOTECA NETWORK DI IMPIANTI MODULARI E TRASFERIBILI PER LO SVILUPPO TECNOLOGICO INTEGRATO E SOSTENIBILE
Al A lIMPIANTO SOLARE TERMICO A SALI CONDENSATI
IMPIANTO DI DISSALAZIONE ACQUA DI MARE
IN CONTAINER, DA 6 A 120 kWel
IN CONTAINER, DA 144 A 1.440 MC/GIORNO
Alessandro Arioli
IMPIANTO MODULARE PER CASEIFICAZIONE
IMPIANTO MODULARE PER MACELLAZIONE “A CAPACITÀ LIMITATA”
IN CONTAINER, DA 15 CAPI/GIORNO (SUINI E OVI-CAPRINI)
IN CONTAINER, DA 1.000 LITRI DI LATTE (PER 250 KG
IMPIANTO MODULARE PER SPREMITURA OLII VEGETALI IN CONTAINER, DA 3 A 9 TONS DI OLIO AL GIORNO
DI FORMAGGIO + 80 KG DI RICOTTA) AL GIORNO IN SU
IMPIANTO DI FITODEPURAZIONE DI LIQUAMI CON INQUINAMENTO ORGANICO
IMPIANTO MODULARE PER PRODUZIONE DI BIODIESEL DA OLII VEGETALI (INCLUSE ALGHE)
IN CONTAINER, DA 3 A 60 TONS DI BIODIESEL AL GIORNO
IN VASCA ATTREZZATA, CON 3-4 MQ PER B N E E V LEN E ERV
IMPIANTO DI PIROGASSIFICAZIONE BIOMASSE E RESIDUI ORGANICI
INQUINAMENTO ORGANICO ABITANTE÷EQUIVALENTE SERVITO
IN CONTAINER, DA 250 A 4.000 kW ELETTRICI + 500÷9.000 kW TERMICI PRODOTTI
IMPIANTO DI CATTURA E STOCCAGGIO ACQUE
IMPIANTO DI IRRIGAZIONE E FERTIRRIGAZIONE A GOCCIA PER COLTURE
STANDARD MODULARE 300 MC CAD MICRO BACINO
DA 1 ETTARO A 25 ETTARI, MODULARE
IMPIANTO COLTIVAZIONE X FEED (CIBO X ANIMAL)
M N O D U E S O GG O QUE METEORICHE
TURN-KEY: SEMENTI TECNICHE, FERTILIZZANTI, FITOFARMACI, ASSISTENZA TECNICA
STANDARD MODULARE = 300 MC CAD. MICRO-BACINO
RESIDUI
LA FILIERA DEL BIOGAS Alessandro Arioli
RESIDUI AGROALIMENTARI
COLTURE E
BIO-IDROGENO
RESIDUI AGRICOLI
RESIDUI E SOTTOPRODOTTI
DIGESTIONE DIGESTIONE ANAEROBICAANAEROBICA BIOGAS
AGROINDUSTRIALI
REFLUI ZOOTECNICI
FERTILIZZANTE (DIGESTATO)
EMISSIONI GASSOSE
COMBUSTIONEZOOTECNICI
ENERGIA TERMICA
ENERGIA ELETTRICA
RETERISCALDAMENTO
RAFFRESCAMENTO
AUTOCONSUMO
RAFFRESCAMENTO
LA FILIERA INNOVATIVA DEI BIOCOMBUSTIBILI SOLIDILA FILIERA INNOVATIVA DEI BIOCOMBUSTIBILI SOLIDI
COLTURE ANNUALI,
POLIENNALI, SRF
CENERI (SALI MINERALI)PIROLISIPIROLISI
GASSIFICAZIONEGASSIFICAZIONERESIDUI
FORESTALI, AGRICOLI,
AGROINDUSTRIALI
EMISSIONI GASSOSE
ACQUA
GASSIFICAZIONEGASSIFICAZIONEPIROGASSIFICAZIONEPIROGASSIFICAZIONE
ALTRI RESIDUI LIGNINO-
CELLULOSICI PIROGAS ÷SYNGAS
QLAVAGGIO SYNGAS
ACQUA DEPURATA IN
SYNGAS
COGENERAZIONECOGENERAZIONE FITODEPURAZIONEFITODEPURAZIONE
RICIRCOLO
ENERGIA BIO-ENERGIA ENERGIA TERMICA
BIO-IDROGENO
ENERGIA ELETTRICA
RISCALDAMENTORISCALDAMENTORETERETE AUTOCONSUMOAUTOCONSUMO
IS LD MEN OIS LD MEN O
RAFFRESCAMENTORAFFRESCAMENTOAlessandro Arioli
LA FILIERA DEGLI OLII VEGETALI Alessandro Arioli
ESTRAZIONEESTRAZIONESEMI OLEOSI
OLII TRANSTRANS
METANOLO
OLII VEGETALIPANELLI
TRANSTRANS--ESTERIFICAZIONEESTERIFICAZIONE
MANGIMI PER
COMBUSTIONECOMBUSTIONE
GLICERINA
E E E E
BIOGAS
MANGIMI PER ZOOTECNIA
CENERI
EMISSIONI GASSOSE
DIGESTIONE DIGESTIONE ANAEROBICAANAEROBICA
BIODIESEL
GASSOSE
ENERGIA TERMICA
ENERGIA ELETTRICA
LUBRIFICANTIE OLII
TECNICI
RETERETERISCALDAMENTORISCALDAMENTO
RAFFRESCAMENTORAFFRESCAMENTO
AUTOCONSUMOAUTOCONSUMO
RAFFRESCAMENTORAFFRESCAMENTO
PIROGASSIFICAZIONE DI BIOMASSA LIGNEO-CELLULOSICA VERGINE INTEGRATA DA PANELLO DI ESTRAZIONE DI OLIO VEGETALE
Alessandro Arioli
PANELLO DI ESTRAZIONE DI OLIO VEGETALEOLIO VEGETALE -SYNGAS
RACCOLTA MATERIALE LIGNEO-CELLULOSICO
CIPPATURA-TRINCIATURA ACQUA
L E ELL LVERGINE ( Arundo donax )
CIPPATURA TRINCIATURA IN CAMPO
ACQUA DEPURATA
PER IRRIGAZIONE
BIOMASSA VEGETALE
ESSICCAZIONE
STOCCAGGIO IN CUMULO
FITODEPURAZIONE CON ARUNDO DONAX
ESSICCAZIONE (EVENTUALE)
ACQUA DI RISULTA DA LAVAGGIO SYNGAS
STOCCAGGIO IN CUMULO SOTTO TETTOIA SU
PAVIMENTO IMPERMEABILE
ENERGIA ELETTRICA
(PIRO)GASSIFICAZIONECARICAMENTO AUTOMATICO
CO-GENERAZIONE
SYNGAS
CALOREPANELLO DI
ESTRAZIONE OLIO
BIOGAS DA DIGESTIONE ANAEROBIC
A
COLTIVAZIONE ALGHE IN SERRA FREDDA
Vendita x settore
zootecnico
SISTEMA MULTI-FUEL A BIOMASSE SOLIDE E LIQUIDE: COLTIVAZIONE ALGHE IN SERRA FREDDA
SISTEMA MIXOTROFO CON FOTO-BIO-REATTORI VERTICALIMangime
zootecnicoQ
ALGHE-SYNGAS
Estrazione olio• SANSE• VINACCE• PAGLIE E
STOCCHI
Biomassa 90% s.s.
Commercializzazione x biodiesel e centrali
termoelettriche
• POTATURE
Olio
COGENERAZIONE IN MOTORE MULTI-FUEL
Syngas Energia
elettrica
PIROGASSIFICAZIONE
(SYNGAS+OLIO)Stoccaggio biomassa
Fluido termico
elettrica
Vendita a GSE
Coltivazione canna A i t Biomassa cippata
Biomassa asciutta
termico a GSE
Coltivazione canna Arundo donaxAsciugatura cippata
50% s.s.asciutta85% s.s.
Alessandro Arioli
IL PROGETTO INTEGRATO: RICERCA, E PRODUZIONE DI ENERGIAALGHE + FERMENTAZIONE ANAEROBICA + PIROGASSIFICAZIONE INTERAGENTI
BIOGAS-ALGHE-SYNGAS
LABORATORIO DI LABORATORIO DI RICERCA BIOTECH RICERCA BIOTECH
PROGETTO DI RICERCA (3 ANNI)
RICERCA BIOTECH RICERCA BIOTECH PER ALGHE PER ALGHE
PROTEOLEAGINOSEPROTEOLEAGINOSE
FOTO-BIO-REATTORI MIXOTROFI
PROGETTO DI PRODUZIONE DI ENERGIA (15 ANNI)
DIGESTATO
FOTO BIO REATTORI MIXOTROFI
BIOMASSAPANELLO DI ESTRAZIONE
(BIOMASSA ALGALE)
DIGESTATO PER
NUTRIZIONE ALGALE
BIOMASSADA COLTIVAZIONE CONTRATTUALE(Arundo donax)
OLIO DA
ALGAPIRO-
GASSIFICAZIONEDIGESTIONE
BIOGA
SYNGAS
COGENERAZIONE CON UNITÀ TERMICA
MULTI-FUEL
ANAEROBICABIOGAS
S MULTI-FUEL BIOMASSA
DA COLTIVAZIONE CONTRATTUALE(Mais + Sorgo + Triticale)
Alessandro Arioli
Allevamenti zootecnici intensivi INTEGRAZIONE LIQUAMI-ALGHE-SYNGAS-SOLARE TERMODINAMICO
Trattamento biotech liquami zootecnici con
separazione solido/lquido
Liquame zootecnico
Frazione solida
Liquame zootecnico t.q. suimo e bovino
Acque di lavaggio
Liquame zootecnico
Frazione
caseificio
Acque di lavaggio macello Trattamento liquami
liquida
Pirogassificazione con utilizzo del
termico per Integratore
iper-proteico per zootecnia
in fitodepurazione (fitodepuratore con piante micorrizate e
batterizzate)disidratazione
frazioni solide da liquami e biomassa
vegetaleBiomassa vegetale
da sfalcio
Acque ftodepurate illimpidite
zootecnia
Acqua con “oxi-upgrade” per da sfalcioillimpidite
Bio-conversione
algale inPreparazione
t i ti l li
Energia elettrica
upgrade” per irrigazione
algale in bioreattori
Energia elettrica + calore per condizionamento bioreattori
Impianto solare termodinamico a sali fusi con caldaia a biomassa eOlio
nutrienti algali
con caldaia a biomassa e turbina ORC combustibile
Transesterificazione Biodiesel Alessandro Arioli
LA FILIERA ERBACEA PER IL BIOGAS
Falciatura triticale a Falciatura triticale a l l maturazione cerosamaturazione cerosa Trinciatura triticale Trinciatura triticale
falciato a falciato a maturazione cerosamaturazione cerosa
Sistema di insilamento con “salsicciotto” in film plastico di triticale falciato e trinciato a triticale falciato e trinciato a
maturazione cerosa
Alessandro Arioli
SCHEMA GENERALE DI PROCESSO PER LA
DIGESTIONE ANAEROBICA DI BIOMASSE ERBACEE E
Alessandro Arioli
DIGESTIONE ANAEROBICA DI BIOMASSE ERBACEE E
LIQUAMI
STOCCAGGIOUNITÀ DI
COGENERAZIONE => ENERGIA ELETTRICA
REFLUI
BIOGAS
=> ENERGIA TERMICA
LIQUIDI
INSILATI DA COLTURE ERBACEE
STOCCAGGIO
BIOATTIVAZIONE
STOCCAGGIO
TERMICA
STOCCAGGIO
DIGESTATO
POMPAGGIO
DIGESTORE 1 DIGESTORE 2 DIGESTORE-1 DIGESTORE-2 SPANDIMENTO AGRONOMICO
RENDIMENTI MEDI
RISCONTRATI NELRISCONTRATI NEL
PROCESSO DI DIGESTIONE
ANAEROBICA DI
BIOMASSE ERBACEE E
LIQUAMI PER
PRODUZIONE DI BIOGASPRODUZIONE DI BIOGAS
ESEMPI DI EQUIVALENZE ENERGETICHEESEMPI DI EQUIVALENZE ENERGETICHEAlessandro Arioli
PRODUZIONE ANNUALE DI 1 ETTARO (TECNOLOGIA INTENSIVA ECO-ORIENTATA DI COLTIVAZIONE)
E EN E FILIERAPRODOTTO
ENERGETICO
NOTE COLTURALI E AMBIENTALI SUL CICLO COLTURALE
kWh ELETTRICI EQUIVALENTI
EQUIVALENTE TERMICO
(M2 di EDIFICI RISCALDATI IN CENTRO
EUROPA)
S.R.F. Short Rotation Forestry
PELLETS 15 TONS
INVESTIMENTO A DURATA PLURIENNALE 9.000 450
COLTUREOLEAGINOSE
OLIO 1,4 TON(BIODIESEL 1,12 TON)
+ 2 TONS PELLETSCOSTO ENERGETICO X
IMPATTO AMBIENTALE FAVOREVOLE RISPETTO AD
ALTRE COLTURE(-75% ACQUA; -75%
CONCIMI;
7.000+ 1.200 =
8 200410
COSTO ENERGETICO X PRODURRE ENERGIA = 15% -50% ENERGIA X
COLTIVAZIONE)
8.200
COLTURE ZUCCHERINE ÷
BIOETANOLO DI 1A = 3.700 LITRI BENZINA
PRODUTTIVITA’ PER HE NEAMIDACEE:2 GENERAZIONI DI PROCESSO A CONFRONTO PER PRODURRE
COSTO ENERGETICO X PRODURRE ENERGIA = 77%
BIOETANOLO DI 2A = 12.000 LITRI BENZINACO TO ENERGETICO X
PRODUTTIVITA PER ETTARO SUPERIORE,
IMPATTO AMBIENTALE PIU’
INCIDENTE RISPETTO
12.000 (1A)
38.880 (2A)
600 (1A)
1.944 (1A)PRODURRE BIOETANOLO COSTO ENERGETICO X
PRODURRE ENERGIA = 40%INCIDENTE RISPETTO
A OLEAGINOSE E S.R.F.
MAIS / SORGO BIOGAS 18.000 900
COMPARAZIONE TRA DIFFERENTI LIVELLI DI PRODUZIONE DI
BIOETANOLO CON TECNOLOGIA
Alessandro Arioli
NUMERO DI AUTO
2nd Bio-Ethanol Conference
BIOETANOLO CON TECNOLOGIA INDUSTRIALE DI 2A GENERAZIONE
COLTURA
TIPOLOGIA DI PRODOTTO(BIOFUEL)
BIOFUELx ANNO x HA(Kg/Ha/anno)
NUMERO DI AUTO ALIMENTABILI
(15.000 km/anno di percorrenza media)COLTURA ( g ) percorrenza media)
GIRASOLE,COLZA OLIO VEGETALE 1.000
1 auto/ha
SEME
MAISGRANELLA
BIO-ETANOLO(1A GENERAZIONE) 2.600
2,60 auto/ha
MAISPIANTA INTERA
6.700
SORGO 9,40 auto/ha
6,70 auto/ha
BIO-ETANOLO (2A GENERAZIONE)
SORGOPIANTA INTERA
9.400
Arundo donax 11,25 auto/ha
9,40 auto/ha
CANNAPIANTA INTERA
11.250
SYSTEM SYSTEM INTEGRATION: INTEGRATION: INTEGRATION: INTEGRATION:
L’APPORTO L’APPORTO CRESCENTE DELLE CRESCENTE DELLE CRESCENTE DELLE CRESCENTE DELLE
BIOTECNOLOGIE BIOTECNOLOGIE
Moltiplicazione meristematica in purezza delle graminaceae
poliennali da fibra
Alessandro Arioli
poliennali da fibra
Messa a punto di moltiplicazione in vitro
Messa a punto di moltiplicazione in vitro Caratterizzazione geneticaCaratterizzazione geneticamoltiplicazione in vitromoltiplicazione in vitro
1 2
Eliminazione di virus, micoplasmi ed altre forme
Eliminazione di virus, micoplasmi ed altre forme
Materiale genetico di base omogeneo e Materiale genetico
di base omogeneo e parassitarieparassitarie risanatorisanato
Moltiplicazione industrialeMoltiplicazione industriale43
5
Es.: Piantina di ArundoArundo radicata e adattata al substrato, pronta alla messa a dimora (4-6-8 mesi)
LA CONVERSIONE ALGALE: LUCE, CO2 E LIQUAMI TRASFORMATI IN OLIO E BIOMASSA FIBRO-PROTEICA
FOTO-BIO-REATTORI MIXOTROFI
RICERCA BIOTECHRICERCA BIOTECHIN BIOLAB
FOTO-BIO-REATTORI ETEROTROFI
SEPARAZIONE OLIO-BIOMASSA OLIO BIOMASSA
Thanks to Algae Factor srl in cooperation with Prof. Alessandro Arioli
TRANS-ESTERIFICAZIONE x BIODIESEL
ALGAE FACTOR S.r.l.Lo stato dell’arte della bioconversione algale
TECNOLOGIAATTUALE
CRESCITA IN AUTOTROFIA in vasche con luce CO e macro-
Produttività standard0 2 0 5 /l / diATTUALE vasche con luce, CO2 e macro-
micro elementi0,2 - 0,5 gr/lt/gg di s.s.
CRESCITA IN AUTOTROFIACRESCITA IN AUTOTROFIA in fotobioreattori ottimizzati per
luce, CO2 e macro-micro elementi (parametri colturali ottimizzati e
Produttività standard0,8 - 1 gr/lt/gg di s.s.
TECNOLOGIAIN EVOLUZIONE :
OBIETTIVO G competizione microbiologica sotto
controllo)
Protocolli innovativi per aumentare Produttività 2009 fino
GENERALE
PREROGATIVE
Protocolli innovativi per aumentare la crescita in AUTOTROFIA
EX-NOVO: SISTEMI DI CRESCITA MIXO ETEROTROFI di t
a 3 gr/lt/gg di s.s.
Produttività 2010ALGAE FACTOR MIXO-ETEROTROFI mediante
somministrazione di materiali liquidi residuali agro-industriali,
agroalimentari
Produttività 2010 ≥ 9 gr/lt/gg s.s.
agroalimentari e da allevamenti
Thanks to Algae Factor srl in cooperation with Prof. Alessandro Arioli
RSI
ON
E R
SIO
NE
CO
NVE
RC
ON
VER
OM
ASS
OM
ASS
NSI
VO D
I N
SIVO
DI
LIO
E B
IOLI
O E
BIO
TO IN
TEN
TO IN
TEN
ON
E D
I OL
ON
E D
I OL
N IM
PIA
NT
N IM
PIA
NT
RO
DU
ZIO
RO
DU
ZIO
UTT
IVA
INU
TTIV
A IN
LE P
ER P
LE P
ER P
SI P
RO
DU
SI P
RO
DU
ALG
AL
ALG
AL
IPO
TES
IPO
TES
FUNGHI MICORRIZICOFUNGHI MICORRIZICO--ARBUSCOLARI (AM)ARBUSCOLARI (AM)Sono simbionti obbligati della maggior parte dei vegetali terrestrig gg p g
SI RINGRAZIANO LA PROF.SSA GRAZIELLA BERTA ED IL SUO STAFF (Università Piemonte Orientale)
Rizobatteri promotori della crescita: co-simbionti ad
Alessandro Arioli
co-simbionti ad elevata efficienza…
Generi coinvolti:
• PseudomonasPseudomonas• Azospirillum• BurkholderiaBurkholderia• Bacillus• Enterobacter• Serratia• Alcaligenes• Arthrobacter• Acinetobacter• Flavobacterium
AZIONE DI FITORISANAMENTO DEI AZIONE DI FITORISANAMENTO DEI SUOLI IN AREE SENSIBILI PER LA SUOLI IN AREE SENSIBILI PER LA
PERCOLAZIONE IN FALDA FREATICA PERCOLAZIONE IN FALDA FREATICA
Alessandro Arioli
FITOESTRAZIONE:
PERCOLAZIONE IN FALDA FREATICA PERCOLAZIONE IN FALDA FREATICA
Accumulo dei metalli preferibilmente nella porzione
epigea della pianta
FITOESTRAZIONE:prelievo dal suolo di nitrati da liquame,
lli lli epigea della pianta metalli, metalli pesanti
Pi t i l t i iPi t i l t i i
Crescita rapida
Piante iperaccumulatriciPiante iperaccumulatrici
pRadici profonde
Facilità di propagazioneCapacità di accumulo e tolleranza del metallo Capacità di accumulo e tolleranza del metallo
di interesse (0.1 – 1% del peso secco)
Sistema di distribuzione di micorrize Sistema di distribuzione di micorrize e batteri rizosferici in fertirrigazione e batteri rizosferici in fertirrigazione
Alessandro Arioli
localizzata a goccia del maislocalizzata a goccia del mais
Risultati evidenti nell’azione di micorrize e batteri Risultati evidenti nell’azione di micorrize e batteri rizosferici in fertirrigazione localizzata del maisrizosferici in fertirrigazione localizzata del mais
Alessandro Arioli
Funghi e batteri possono interagire(Berta, Arioli e Staff - Università del Piemonte Orientale, Tortona 2007)
C = testimoneC testimoneB = batterizzato con batteri rizosfericiM = micorrizatoBM = batteri + micorrize
Risultati evidenti nell’azione di micorrize e batteri Risultati evidenti nell’azione di micorrize e batteri rizosferici in fertirrigazione localizzata del maisrizosferici in fertirrigazione localizzata del mais
(B l ff à d l P l )(Berta, Arioli e Staff - Università del Piemonte Orientale, Tortona 2007)
C testim neC = testimone
B = batterizzato con batteri rizosfericibatteri rizosferici
M = micorrizato
BM = batteri + micorrizeBM = batteri + micorrize
Alessandro Arioli
2008 – MAIS IRRIGATO A GOCCIA CON FERTIRRIGAZIONE + MICORRIZE + RIZOBATTERI
Az. Agr. Zomellina Pozzolo Formigaro (Al) –Vitali F.lliC 24,46 1,78B 39,69 2,96M 51 92 5 26
SEME SECCO x SPIGA, PESO gr SEME SECCO x SPIGA, PESO gr TRATTAMENTO RISULTATO ERRORE STD
Az. Agr. Zomellina, Pozzolo Formigaro (Al) Vitali F.lliM 51,92 5,26BM 57,83 3,79
cc
6070 C = witness (no inoculation)
Alessandro Arioli
a
bc
2030405060
C
B
M
B = with rhizo-bacteria
M = with mycorrhizae
010 M
BMBM = with mycorrhizae and
rhizo-bacteria
SPIGA UMIDA ALLA RACCOLTA, PESO grSPIGA UMIDA ALLA RACCOLTA, PESO gr SPIGA SECCA ALLA RACCOLTA PESO grSPIGA SECCA ALLA RACCOLTA PESO gr
TRATTAMENTO
C 36,04 2,33B 54,33 2,81M 63,79 6,84
C 164,92 5,64B 212,13 4,98M 208,28 12,33
SPIGA UMIDA ALLA RACCOLTA, PESO gr SPIGA UMIDA ALLA RACCOLTA, PESO gr TRATTAMENTO RISULTATO ERRORE STD.
SPIGA SECCA ALLA RACCOLTA, PESO gr SPIGA SECCA ALLA RACCOLTA, PESO gr TRATTAMENTO RISULTATO ERRORE STD
BM 74,82 4,29
bc80
100
BM 235,07 6,33
b bc250
300
ab
bc
20
40
60
80C
B
M
ab b
100150200 C
B
M0
20
TRATTAMENTO
M
BM050 M
BMTRATTAMENTO
Vercelli, 27 ottobre 2009.Vercelli, 27 ottobre 2009.
L’autore resta a disposizione per L’autore resta a disposizione per qualsiasi informazione ulteriore.qualsiasi informazione ulteriore.
Grazie per l’attenzione.Grazie per l’attenzione.
Alessandro ArioliAlessandro Arioli
Alessandro ArioliAlessandro ArioliTel. GSM (mobile): (+39) 3357215477Tel. GSM (mobile): ( 39) 3357215477E-Mail: alessandro.arioli @ mfn.unipmn.it