LA DIGESTIONE ANAEROBICA DEI LA DIGESTIONE ANAEROBICA DEI RIFIUTI ORGANICI E DI ALTRE RIFIUTI ORGANICI E DI ALTRE

BIOMASSE: SITUAZIONE E PROSPETTIVE BIOMASSE: SITUAZIONE E PROSPETTIVE IN EUROPA E IN ITALIAIN EUROPA E IN ITALIA

Sergio PiccininiCentro Ricerche Produzione Animali

Reggio Emilia, www.crpa.itComitato Tecnico CIC

Consorzio Italiano Compostatori“Corso di specializzazione: la qualità nei processi di compostaggCorso di specializzazione: la qualità nei processi di compostaggio ”io ”

ECOMONDO - Rimini, 2-3 Novembre 2004

La digestione anaerobica

? è un processo biologico per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (energia rinnovabile) costituito principalmente da metano e anidride carbonica;

? la percentuale di metano nel biogas varia a secondo del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa.

CARBOIDRATI GRASSI PROTEINE

Zuccheri semplici

Gruppisub proteici

Glicerolo Acidi grassi

ACIDI VOLATILI ALCOOLI

ACIDI VOLATILI

Amminoacidi

AmineAmmoniaca

AzotoMercaptani

IndoloSkatolo

Idrogeno solf.METANO

ANIDR. CARBONICA

Schema Schema riassuntivo di riassuntivo di

decomposizione decomposizione anaerobica delle anaerobica delle

sostanze sostanze organiche organiche durante la durante la digestione.digestione.

Sostanza organica

CarboidratiProteine

Lipidi

BATTERI IDROLITICI E FERMENTATIVI

100%

Acidi grassiAlcoli etc.

Batteri acetogenici

75%

Batteri omoacetogenici

Batteri metanigeni acetoclastici

Batteri metanigeni idrogenotrofi

ACETATO 52%

20%

72%

CH4 + CO2

H2 + CO2 23%

5%

28%

CH4 + H2O

Schema del Schema del processo processo

biologico di biologico di digestione digestione anaerobicaanaerobica

Materiali m3 biogas/t SV

Deiezioni animali (suini, bovini, avi-cunicoli)

200 - 500

Residui colturali (paglia, colletti barbabietole..)

350 - 400

Scarti organici agroindustria(siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..)

400 - 800

Scarti organici macellazione(grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione…)

550 - 1000

Fanghi di depurazione 250 - 350

Frazione organica rifiuti urbani 400 - 600

Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino…)

550 - 750

Biomasse e scarti organici avviabili a DA e loro resa in Biogas (m3 per ton di solidi volatili)

Schema dei processi di trasformazione

dei materiali di categoria 2

INCENERIMENTO

DIR. 2000/76/CE

DISCARICADIR. 1999/31/CE

MATERIALI DI CATEGORIA 2

COINCENERIMENTO DIR.2000/76/CE

IMPIANTI DI TRATTAMENTO PER I MATERIALI

DI CATEGORIA 2

BIOGASO COMPOSTAGGIO

FERTILIZZANTI

STALLATICOCONTENUTO TUBO

DIGERENTE

SPANDIMENTO

SUL SUOLO

INSILAGGIO

DEL PESCE

PRODOTTIOLEOCHIMICITRATTAMENTO A

133°C, 20 MIN., 3 BAR

Schema dei processi di trasformazione

dei materiali di categoria 3

INCENERIMENTO DIR. 2000/76/CE

DISCARICADIR. 1999/31/CE

MATERIALI DI CATEGORIA 3

COINCENERIMENTO DIR.2000/76/CE

IMPIANTI DI TRATTAMENTO

PER I MATERIALI DI CATEGORIA 3

BIOGAS OCOMPOSTAGGIO

CIBO PERANIMALI

IMPIANTITECNICI

PRODOTTI PER

L’ALIMENTAZIONE

IMPIANTI DITRATTAMENTO

IMPIANTI PER CIBO PER ANIMALI

PRODOTTI TECNICI

INSILAGGIO DEL PESCE

Schema di flusso applicabile per i sottoprodotti di origine animale avviati a digestione anaerobica

Sottoprodotti animali

Triturazione 12 mm

Igienizzazione 1 ora a 70°C

Miscelazione

Digestione anaerobica

Rifiuti organici

Le tecniche di digestioneLe tecniche di digestione anaerobica possono essere suddivise in due gruppi principali:

? Digestione a secco (dry digestion), quando il substrato avviato a digestione ha un contenuto di solidi totali (ST) ? 20%;

? Digestione a umido (wet digestion), quando il substrato ha un contenuto di ST ? 10%.

Processi con valori di secco intermedi sono meno comuni e vengono in genere definiti processi a semisecco.

Le tecniche di digestione

La digestione anaerobica può essere condotta o in condizione mesofile (circa 35°C), con tempi di residenza di 14-30 giorni, o termofile (circa 55°C), con tempi di residenza inferiori ai 14-16 giorni.

Con impianti semplificati è possibile operare anche in psicrofilia (10-25 °C), con tempi di residenza superiori ai 30 giorni.

La trasformazione del biogas in energia

Può avvenire per:?combustione diretta in caldaia, con

produzione di sola energia termica ;?combustione in motori azionanti gruppi

elettrogeni per la produzione di energia elettrica;?combustione in cogeneratori per la

produzione combinata di energia elettrica e di energia termica;?uso per autotrazione come metano al 95%.

Incentivazione dell’energia rinnovabile?Nel 2004 i produttori italiani di EE da fonte

convenzionale sono obbligati ad immettere in rete il 2,35% di EE prodotta da fonti rinnovabili o ad acquistare i Certificati Verdi (CV).

? I CV sono titoli annuali attribuiti all’EE prodotta da fonti rinnovabili; il loro valore è determinato sul mercato dal gioco della domanda e dell’offerta (0,0750,075--0,085 Euro /0,085 Euro /kWhkWh)

?Oggi il valore dell’EE dotata di CV ceduta alla rete elettrica è 0,120,12--0,13 Euro/0,13 Euro/kWhkWh.

?Attualmente la durata del CV è di 8 anni, elevabile per le biomasse.

La diffusione in EuropaLa sua diffusione è incominciata nel settore della stabilizzazione dei fanghi di depurazione (si stimano circa 1600 digestori operativi attualmente nei paesi dell’Unione Europea).

E’ considerata una delle tecnologie migliori per il trattamento delle acque reflue industriali ad alto carico organico ( in Europa sono operativi circa 400 impianti di biogas su questi reflui).

Il recupero di biogas dalle discariche per rifiuti urbani rappresenta in Europa, in particolare in Gran Bretagna, la più importante fonte di energia alternativa da biomasse, con circa 450 impianti operativi.

La diffusione in Europa?Numerosi sono anche i digestori anaerobici operanti su

liquami zootecnici: attualmente oltre 2000 impianti sono operativi nei paesi della Comunità Europea, in particolare in Germania (oltre 1800), Austria, Italia, Danimarca e Svezia.

? Sta crescendo anche l’utilizzo della digestione anaerobica nel trattamento della frazione organica dei rifiuti urbani, in miscela con altri scarti organici industriali e con liquami zootecnici (co-digestione). In Europa circa 130 impianti di digestione anaerobica trattano ciascuno piùdi 2500 t/anno di frazione organica di rifiuti urbani e/o residui organici industriali.

La diffusione in Europa

?In Danimarca sono attualmente funzionanti 21 impianti centralizzati di co-digestione che trattano annualmente circa 1.000.000 t di liquami zootecnici e 325.000 t di residui organici industriali e FORSU.

?In Svezia sono operativi 13 impianti centralizzati di cui 7 trattano anche sottoprodotti di origine animale

La Germania è il Paese europeo nel quale la digestione anaerobica ha avuto il maggior impulso. I dati al 2003, parlano di circa 2.000 impianti esistenti con una potenza elettrica installata di circa 250 MW.Circa il 94% degli impianti di biogas operano in codigestione, trattando assieme ai liquami zootecnici altri substrati organici, scarti dell’agroindustria, scarti domestici e della ristorazione, soprattutto colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, barbabietola da foraggio, patate ecc.) e residui colturali.Importante per lo sviluppo del settore è stata la politica di incentivazione del Governo tedesco, che ha fissato un prezzo per l’energia elettrica da biogas di circa 10 centesimi di euro/kWh per un periodo di 20 anni ed eroga in genere anche un contributo sull’investimento.

La diffusione in Europa

Schema di impianto di biogas per liquami bovini diffuso in Germania

Impianto aziendale in Germania: codigestione di liquami suini e scarti agroindustria;1 cogeneratoreda 40 kW.

Impianto aziendale in Germania: codigestione di liquami suini, pollina e energycrops; 2 cogeneratori da 100 kW.

Impianto aziendale Austriaco: codigestione di liquami suini, energy cropse residui colturali2 cogeneratori 30+15 kW

Allevatori che forniscono liquame: 54- Volume di digestione: 6600 m3 (2 reattori da 3300 m3 ciascuno)- Temperatura di processo: 50°C- Tempo di ritenzione (HRT): 16 giorni- Carico organico all’impianto : liquami zootecnci 90000 t/anno, scarti organici agro-industriali 20-25000 t/anno, FORSU 4000 t/anno- Volume delle vasche di stoccaggio del liquame digerito: 33000 m3

- Produzione di biogas: circa 3,5 milioni di m3/anno

L’impianto di Studsgard, Herning, DK

L’impianto di Studsgard, Herning, DK

L’impianto di Studsgard, Herning, DK

Cisterna trasporto sangue di macellazione

Impianto di Langeweg, Olanda3 digestori termofili da 750 m3 ciascuno, liquami suini 25000 t/a +

5000 t/a di scarti organici agro-industriali

Impianto di Langeweg, OlandaSfalci verde pubblico, 4 t/d, alimentati al digestore

L’impianto di Sinding-Orre, Herning, Danimarca- Allevatori che forniscono liquame: 34 - Volume di digestione: 2250 m3 (3 reattori da 750 m3 ciascuno)- Temperatura di processo: 51°C- Tempo di ritenzione (HRT): 15-16 giorni- Carico organico all’impianto (dati 1999): liquami zootecnci: 117 t/giorno

scarti organici agro-industriali e civili: 18 t/giorno- Volume delle vasche di stoccaggio del liquame digerito: 31.500 m3

-Produzione di biogas: circa 2,4 milioni di Nm3 /anno, di cui circa il 30% è usato per il riscaldamento del liquame in digestione

L’impianto di Sinding-Orre, Herning, Danimarca

L’impianto di Linkoping, Svezia

Volume di digestione: 7400 m3 ( 2 reattori da 3700 m3 ciascuno)

Temperatura di processo: 37?C

Tempo di ritenzione (HRT): 25-30 giorni

Anno 2002:

Liquame zootecnico: 4700 t/anno

Scarti macellazione (Cat 3) + Acque reflue macellazione: 37500 t/anno

Altri scarti organici: 8400 t/anno

Produzione di CH4 : circa 3 milioni di Nm3 /anno

L’impianto di

Linkoping,Svezia

L’impianto di Linkoping, Svezia

La diffusione in Europa?Per il 2003 la produzione di biogas nei 15 Paesi

dell’UE si stima di 3219 ktep (37 TWh); più di 1/3 è biogas da discariche di RU (EurObserv’ER, 2004).

Produzione U.E.di Biogas

0200400600800

100012001400

G.B. D.FR

.SP

. IT.NL.

SV.

DK. A. B.GR.

IR.

FN. L. P.

Paesi

ktep

2002 2003

La diffusione in Europa

?La biomassa di scarto prodotta annualmente nei paesi dell’Unione Europea ammonta a circa 1200 milioni di tonnellate (Christensen J., 1997), di cui circa il 90% è costituito da deiezioni animali e il resto da rifiuti organici urbani e industriali.

?Per il 2020 EurObserv’ER stima una produzione di biogas di 17987 ktep (circa 209 TWh) per i 15 paesi dell’UE.

La situazione in Italia?EurObserv’ER stima per l’Italia una

produzione di biogas nel 2003 di 155 ktep(circa 1,8 TWh).

?Oltre un terzo di questa produzione è dovuta al recupero di biogas dalle discariche per RU.?Per il 2020 la stima è di 1626 ktep (circa 18,9

TWh).? Il fabbisogno di EE dell’Italia nel 2002 è

stato di 310,4 TWh.

La situazione in ItaliaBIOMASSE INTERESSATE:• Deiezioni animali : 187.000.000 t/a.• Scarti agro- industriali: 12.000.000 t/a.• Scarti di macellazione: 2.000.000 t/a.• Fanghi di depurazione: 2-3.000.000 t/a. • Fraz.org. dei R.U.: 9.000.000 t/a.• Residui colturali: 10.000.000 t SS/a• Colture energetiche: 230.000 ha set aside

La situazione in ItaliaImpianti di biogas per liquami zootecnici

?Un censimento condotto nel 1999 mostrava che 72 impianti di biogas funzionavano con liquami zootecnici in Italia . Cinque di questi sono impianti centralizzati e 67 sono impianti aziendali. La quasi totalità degli impianti è localizzata nelle regioni del nord (39 in Lombardia, 7 in Emilia-Romagna, 12 in Trentino-Alto Adige). ?Attualmente, fine 2004, gli impianti sono oltre 100 di cui

circa 70 sono impianti semplificati e a basso costo, realizzati sovrapponendo una copertura di materiale plastico ad una vasca di stoccaggio dei liquami zootecnici.

La situazione in ItaliaImpianti di biogas per liquami zootecnici

?Nel corso degli ultimi due anni anche in Italia si èmostrato interesse alla codigestione dei liquami zootecnici con le colture energetiche (mais e sorgo zuccherino) e attualmente alcuni impianti sono già in costruzione e/o in fase di progettazione.

39

12

3

7

2

3

1

11

1

2Digestorianaerobici operanti su liquami zootecniciin Italia (1999): 72 impianti censiti.

Impianti biogas: situazione attuale in Alto Adige

sotto 35 UBA35-80 UBAsopra 80 UBAImpianti in comunitáImpianti in costruzione (6)

Impianti in funzione (25)Impianto fuori servizio (1)

Leggenda:

32 Aziende

01/2004 p.s.

gennaio 2004

Impianto Reattore Temperat. di lavoro

(°C)

Carico volumetr.(m3•d-1)

HRT

(d)

Volumereattore

(m3)

Input Uso Biogas

Marsciano(Perugia)

CSTR (*)

30 – 40 800 18 14200 Liquame suino+reflui agroindustr.

CHP

Bettona(Perugia)

CSTR (*)

30 – 40 700 13,5 10000 Liquame suino e bovino + reflui agroindustr

CHP

Spilamberto(Modena)

CSTR (*)

30 – 40 600 20 12000 Liquame suino e bovino+ fanghi civili

CHP

Visano(Brescia)

CSTR 30 – 40 570 21 12000 Liquame suino e bovino

CHP

LozzoAtestino(Padova)

CSTR 30 – 40 500 10 5000 Fanghi agroindustr.+FORSU+ liquame bovino

CHP

(*): doppio stadio (secondo stadio non miscelato e non riscaldato)

CSTR: reattore completamente miscelato (Completely Stirred Tank Reactors)

CHP: cogeneratore (Combined Heat and Power engines)

HRT: tempo di ritenzione idraulica

Tabella 1 – Caratteristiche dei cinque impianti di biogas centralizzati operanti su liquami zootecnici in Italia (anno 1999).

Impianto centralizzato di Spilamberto(MO)

in primo piano i due digestori anaerobici ( 8000+4000 m3)

Impianto centralizzato di Bettona (PG)

Equalizza-zione

Digestore anaerobico

1° stadio

Equalizza-zione

Digestore anaerobico

2° stadio

Trattamento aerobico

Stoccaggio in laguna

Disidrata-zione fanghi

Cogeneratore

Acque reflue da produzione

olio d’oliva

Liquame suino e bovino

Biogas

Uso agronomico

Sistema di fertirrigazione

Fango disidratato

liquame

fango

biogas

Uso agronomico

Ditta costruttrice R.P.A. Perugia,

Liquame alimentato

700-1300 m3/d

Produzione Biogas

9600 - 12000 m3/d

Produzione di EE

(Venduta all’ENEL) 4.000.000 kWh/anno

Volume totale dei digestori

10000 m3

Temperatura di digestione

35-36°C

Utilizzazione del Biogas

2 cogeneratori da 410 kW, 1 cogeneratore da 285 kW

Trasporto liquame input

25 km di tubazioni, 10 km per gravità, 15 km in pressione

Trasporto liquame output

Fertirrigazione con tubazioni interrate e in pressione

Distanza di trasporto

3-5 km

Investimento 7,2 milioni di Euro( circa 14 miliardi di Lire)

Anno di costruzione

1982

Impianto centralizzato di Bettona

LIQUAMEIMPIANTO

DEPURAZIONEANAEROBICA

SEZIONEAEROBICA

BIOGAS

ACQUE AZOTATE

energia elettrica edenergia termica

irrigazione suoliagricoli

fertilizzazione suoliagricoli

FANGHI

L’impianto consortile di Marsciano (PG)

Schema di funzionamento dell’impianto

Impianto centralizzato di Marsciano (PG)

Impianto centralizzato di Marsciano (PG)

Tabella 2 - Digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici in Italia (1999) - 72 impianti censiti: 67

impianti aziendali

Tipo di reattore 27 impianti sono CSTR (Reattori completamente miscelati) 24 impianti sono di tipo Plug flow – vasca in cemento coperta 16 impianti sono lagune coperte

Alimentazione 51 impianti: solo liquami suini 3 impianti: prevalentemente liquame suino addizionato con liquame bovino 1 impianto: prevalentemente liquame suino addizionato con siero di latte 2 impianti: solo liquame bovino 10 impianti: prevalentemente liquame bovino addizionato con scarti organici

selezionati Contenuto di Sostanza Secca < 10%

Dimensioni 17 impianti: volume < 500 m3 10 impianti: volume fra 500 e 1000 m3 20 impianti: volume tra 1000 e 5000 m3 per gli altri impianti i dati sul volume non sono disponibili. Le lagune coperte sono

spesso classificate sulla base della superficie coperta

Segue

Temperatura 52 sono impianti operanti in mesofilia 9 impianti operano in psicrofilia per 6 impianti il dato non è disponibile Tempo di Riten-zione Idraulica

10 impianti: HRT < 15 giorni

(HRT) 11 impianti: HRT tra 16 e 25 giorni 6 impianti: HRT tra 26 e 35 giorni 16 impianti: HRT ? 35 giorni per 24 impianti il dato non è disponibile Uso del biogas 40 impianti: cogenerazione 21 impianti: solo generazione termica 6 impianti: solo produzione di energia elettrica Età 5 impianti hanno più di 16 anni 5 impianti hanno tra i 5 e i 15 anni 14 hanno meno di 5 anni per gli altri impianti il dato non è disponibile

Segue Tabella 2

Schema di impianto di biogas semplificato, senza riscaldamento

La produzione di metano ottenibile è di circa 15 m3/anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 25 m3/anno di biogas)

lagone o vasca di accumulo

frazione solida

sistema galleggiante di raccolta gas

biogas agli utilizzi

serbatoio di stoccaggio

vasca di raccolta e sollevamento

rotovaglio

Linea liquami

Linea acque reflue

1 = Impianto depurazione acque reflue del caseificio2 = Vasca di stoccaggio fanghi3 = Vaglio4 = Impianto biogas5 = Stoccaggio liquami6 = Gruppo pompaggio impianto fertirriguo

2

36

45

Esempio di inserimento di un impianto semplificato di recuperodel biogas in un allevamento suinicolo annesso a caseificio. Il

biogas è utilizzato direttamente nella caldaia del caseificio

Schema di impianto di biogas semplificato con riscaldamento

La produzione di metano ottenibile è di circa 21 m3/annoper 100 kg di peso vivo suino (circa 35 m3/anno di biogas)

frazione solida

vasca di raccolta e sollevamento

rotovaglio

sistema di copertura e raccolta biogas a singola

o a doppia membrana

biogas agli utilizzi

sistema di riscaldamento

energia elettrica

biogas

cogeneratore

acqua calda

Esempio di impianto di biogas in

allevamento suinicolo:pianta e

schema di flusso

1. pozzetto arrivo fognature 2. rotovaglio 3. platea stoccaggio frazione solida 4. vasche di digestione anaerobica 5. vasca di stoccaggio 6. lagune di stoccaggio 7. locale cogeneratore

coibentazione

biogas

Alimentazione, resa in biogas, temperature di digestione dell’impianto (valori medi mensili) nel periodo

Ottobre ‘94 - Giugno ‘01

Alimentazione Temperat. Produzione di Biogas (b) liquame siero (a) nel

digestore per giorno per unità di

superficie coperta

per unità di volume del digestore

per unità di peso vivo

suino (m3?d-1) (m3?d-1) (°C) (m3?d-1) (m3?m-2?d-1) (m3?m-3?d-1) (m3?t pv-1?d-1)

Media 64 2.0 25 396 1.322 0.331 1.201

Dev. St. 13 1.3 4.9 109 0.364 0.091 0.331

Range 37-91 0-6.4 17.5-33.3 127-597 0.423-1.99 0.106-0.498 0.385-1.809

(a): l’alimentazione di siero è incominciata nel febbraio 1995 e non è costante

(b):la produzione di biogas è stata determinata sulla base delle ore di funzionamento del cogeneratore (33.306 ore a Giugno 01).

Input di liquame e siero e produzione di biogas

0

100

200

300

400

500

600

Oct

ober

199

4D

ecem

ber

Febr

uary

95

Apr

il

June

Aug

ust

Oct

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Dec

embe

rFe

brua

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6

Apr

il

June

Aug

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Oct

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Dec

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rFe

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7

Apr

il

June

Aug

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Oct

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Dec

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8

Apr

il

June

Aug

ust

Oct

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Dec

embe

rFe

brua

ry 9

9

(m3 /d

)

Slurry Whey Biogas

Temperatura nel digestore e produzione di biogas

0

100

200

300

400

500

600O

ctob

er 1

994

Dec

embe

rFe

brua

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5

Apr

il

June

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6

Apr

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9

(m3 /d

)

10

15

20

25

30

35

40

(°C

)

Biogas Temperature

Parametri produttivi medi, bilancio energetico ed analisi economica impianto biogas nel periodo Ottobre 1994 – Giugno

2001Parametri produttivi

??scrofe (numero) 330 ??peso vivo (t) 330 ??produzione liquame (m3•anno-1) 23.360 ??produzione biogas (m3•anno-1) 141.472 ??resa biogas (m3 biogas•t pv-1•anno-1) 429

Bilancio Energetico ??cogeneratore (kW) 50 ??Produzione di Energia Elettrica (kWh•anno-1) 203.178

Analisi Economica ??Vendita EE (EURO•anno-1) 37.598 ??Costi manutenzione cogeneratore (EURO•anno-1) 6.301 ?? Costi manutenzione digestore (EURO•anno-1) 2.066 ??margine netto (EURO•anno-1) 29.231 ??costo investimento (1993) (EURO) 90.900 ??pay back time (anni) 3,1

La situazione in ItaliaIl trattamento di altre biomasse

?Anche in Italia i digestori anaerobici sono diffusi (circa 120) nella stabilizzazione dei fanghi di supero dei depuratori delle acque reflue urbane. ?Diversi impianti di biogas sono stati realizzati

anche nell’agro-industria, in particolare in distillerie, zuccherifici, stabilimenti per la produzione di succhi di frutta e prodotti dolciari.

La situazione in ItaliaIl trattamento di altre biomasse

Relativamente alla digestione anaerobica delle frazioni organiche dei rifiuti urbani, sia derivanti da raccolte differenziate (FORSU) che da selezione meccanica (FO), non vi sono molte esperienze:

? FO: vi è un impianto a Verona (4 digestori da 2000 m3 ciascuno, 200 t/d di FO+40 t/d di fanghi), un altro a Villacidro, CA (2 digestori da 2000 m3 ciascuno, 120 t/d di FO), un altro in avviamento a Bassano del Grappa, VI (3 digestori da 2500 m3 ciascuno, 44000 t/a di RU, 8200 t/a di FORSU e 3000 t/a di fanghi), un altro in avviamento a Roma, capace di trattare 40000 t/anno di RU;

ImpiantoVillacidro

(CA)

La situazione in ItaliaIl trattamento di altre biomasse

?FORSU: oltre all’ impianto Agrilux (PD) che codigerisce liquami zootecnici e FORSU e quello di Treviso che codigerisce fanghi e FORSU, vi èin avviamento un impianto a cura del Consorzio ACEA di Pinerolo (TO) e vi è in costruzione un impianto di Seta spa (ex Consorzio Tergola) a Camposampiero (PD). Quest’ultimo impianto rappresenta un chiaro esempio di sistema integrato aerobico/anaerobico.

Schema del Schema del ciclo di ciclo di

trattamento trattamento integrato integrato

anaerobico/anaerobico/aerobicoaerobico

Cogenerazione

FORSU, Residui organici agro-industria, fanghi, deiezioni zootecniche

Digestioneanaerobica

Disidratazione

Postcompostaggio

aerobico

Pre-trattamenti

Purificazionearia esausta

Raffinazione

Purificazioneacqua ineccesso

Ari

a es

aust

a

Acqua

Biogas

Energia elettrica e term

ica

Aria pura Compostmaturo

Acqua ineccesso

Surplusdi energia

Scarti VerdiFORSU

L’integrazione dei due processi può portare dei notevoli vantaggi, in particolare:

? si migliora nettamente il bilancio energetico dell’impianto, in quanto nella fase anaerobica si ha in genere la produzione di un surplus di energia rispetto al fabbisogno dell’intero impianto;

? si possono controllare meglio e con costi minori i problemi olfattivi; le fasi maggiormente odorigenesono gestite in reattore chiuso e le “arie esauste”sono rappresentate dal biogas (utilizzato e non immesso in atmosfera). Il digestato è già un materiale semi-stabilizzato e, quindi, il controllo degli impatti olfattivi durante il post-compostaggio aerobico risulta più agevole;

L’integrazione dei due processi può portare dei notevoli vantaggi, in particolare:

? si ha un minor impegno di superficie a parità di rifiuto trattato, pur tenendo conto delle superfici necessarie per il post-compostaggio aerobico, grazie alla maggior compattezza dell’impiantistica anaerobica;

? si riduce l’emissione di CO2 in atmosfera; l’attenzione verso i trattamenti dei rifiuti a bassa emissione di gas serra è un fattore che assumeràsempre più importanza in futuro.

ESEMPIO DI SISTEMA INTEGRATO ANAEROBICO/AEROBICO

L’impianto di Camposampiero (PD)

L’impianto è in fase di costruzione a cura di Seta spa e potràtrattare:

?liquami civili e industriali per una capacità depurativa di 35.000 A.E. (ampliabile fino a 70.000 A.E.);?fino a 16.000 t/a di frazione organica dei rifiuti solidi urbani e scarti vegetali ( erba, ramaglie…);?da 25.000 a 50.000 t/a di reflui zootecnici;?da 12.500 a 25.000 t/a di fanghi dalla depurazione biologica;

Il centro è composto da 3 impianti, funzionalmente autonomi, ma connessi fra loro per gli scambi dei flussi:

?modulo di depurazione delle acque di fognatura e della frazione liquida;

?modulo di codigestione anaerobica degli scarti organici;

?modulo di compostaggio aerobico della frazione solida.

Schema di flusso dell’impianto di Camposampiero

Reflui civili

Depurazione biologicaaerobica

Fanghidi

supero

Liquami zootecnici

Frazione organica

da raccolta differenziata

Scartilignocellulosici

TriturazioneBiogas Digestione anaerobica

Pretrattamenti

MiscelazioneFanghidisidratati

Compostaggioaerobico

Ammendante compostatodi qualità

Cogenerazione

I costiRelativamente ai costi di investimento è previsto un totale lavori a base d’asta di circa 20 milioni di Euro (di cui circa 5,5 per l’impianto di depurazione reflui civili, 6,4 per la co-digestione e 3 per il compostaggio) che sommato alle somme a disposizione porta ad un investimento globale di circa 22,7 milioni di Euro.

Per quanto riguarda i costi di gestione si prevedono circa 1,44 milioni Euro/anno (circa 0,41 per la depurazione civile, circa 0,72 per la co-digestione e circa 0,31 per il compostaggio).

Digestion plant Brauschweig-Watenbüttel

Biowaste

Bunker

Compoststorage

Digester 1

Dewatering

ImpuritiesMetal seperation

Shredder

Shredder

Ventilation

Manual saparating

Mixer

Biologicalexhaust airpurification

(biofilter)

Presswater tankBiologicalwastewatertreatment

Block-type thermalpower station

Biogas preparationand storage

Composting area

Heating system

fig. 6: Digestion plant „Braunschweig-Watenbüttel“ – Flow chart [KOGAS GmbH]

Digester 2

Storage tank

L’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D) è stato costruito dallaBuhler nel 1997 e tratta circa 20000 t/a di rifiuti organici da raccolta differenziata

ESEMPI DI SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICIL’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D)

ESEMPI DI SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICIL’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D)

Parametri di processo e bilanci:

ESEMPI DI SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICIL’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D)

I costi

L'impianto è costato, come investimento, circa circa 10,3 milioni di Euro.

I costi di esercizio ammontano a circa 26-31 Euro per tonnellata di rifiuto trattato.

ESEMPI DI SISTEMI INTEGRATI ANAEROBICI/AEROBICIL’impianto di „Braunschweig-Watenbüttel“ (D)

La situazione in ItaliaIl recupero di biogas dalle discariche

?Il provvedimento Cip 6/92 ha incentivato la realizzazione di impianti per la generazione di energia elettrica con il biogas captato dalle discariche per rifiuti urbani.

? Nel 1999, 89 impianti di questo genere erano operativi in discariche italiane per un totale di circa 128 MW di potenza installata e una produzione di energia elettrica di circa 566 GWh per anno.

?La potenzialità teorica complessiva di tutte le discariche italiane sfiorerebbe i 1000 MW. In realtà solo una frazione di questa, circa il 30%, può essere utilizzata per fini energetici.Appare realizzabile un obiettivo di ulteriori 200-300 MW al 2008-2012 (fonte “Libro Bianco” sulle rinnovabili, elaborato da ENEA).

Il contributo alla riduzione delleemissioni di gas serra

IN EUROPA? Si stima per i paesi dell’Unione Europea una potenziale

riduzione, grazie all’applicazione della digestione anaerobica, delle emissioni di metano di circa 20 milioni di m3/giorno.

? Ciò significa una riduzione di circa 300.000 t/giorno di CO2 equivalente, un valore che corrisponde a circa il 3,6% dell’emissione globale (a livello europeo) di CO2 o a circa il 50% della prevista riduzione di emissione di CO2per i paesi dell’Unione Europea secondo gli accordi della Conferenza di Kyoto.

Conclusioni?Nel corso degli ultimi dieci anni la digestione

anaerobica si è diffusa in molti paesi europei, tra cui anche l’Italia.

?I digestori anaerobici vengono realizzati non solo allo scopo di recuperare energia rinnovabile, il biogas, ma anche di controllare le emissioni maleodoranti e di stabilizzare le biomasse prima del loro utilizzo agronomico.

Conclusioni ? In Italia la normativa sugli incentivi alla produzione

di energia elettrica da fonti rinnovabili (Certificati Verdi) potrebbe dare un nuovo impulso agli impianti di biogas.

?Anche il processo di evoluzione nella politica ambientale attivatosi a seguito della Conferenza di Kyoto sulla riduzione dell'inquinamento atmosferico da gas serra può accentuare l'attenzione sul recupero del biogas.

?Anche il Reg. CE 1774/2002 può rappresentare un incentivo allo sviluppo della digestione anaerobica.

Conclusioni?Ne deriva l'utilità di potenziare e di razionalizzare i

sistemi che sfruttano processi di co-digestioneanaerobica di biomasse di varia natura (biomasse di origine zootecnica e agroindustriale, colture energetiche e residui colturali, fanghi di depurazione e frazioni organiche derivanti da raccolte differenziate dei rifiuti urbani).

?Occorre anche incentivare la realizzazione di sistemi integrati anaerobici/aerobici per il trattamento congiunto dei rifiuti organici urbani e di altre biomasse.

Conclusioni?Il settore zootecnico può rappresentare la

forza motrice per lo sviluppo su larga scala della digestione anaerobica;?Gli incentivi sono molti: un miglioramento

della “sostenibilità ambientale” degli allevamenti, una integrazione di reddito “dall’energia verde”, una riduzione delle emissioni in atmosfera e degli odori;

Conclusioni?Occorre razionalizzare e semplificare le

procedure autorizzative, sia per la costruzione e gestione degli impianti che per l’allacciamento alla rete elettrica nazionale;?Occorre garantire l’utilizzo agronomico del

digestato anche quando si co-digeriscono i liquami zootecnici con scarti organici selezionati (agroindustria…).

Grazie per l’attenzione