Sottoprodotti in impianti di biogas nelle Regioni
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Sottoprodotti in impianti di biogas nelle Regioni
BIOGAS DA SOTTOPRODOTTI Sottoprodotti in impianti di biogas nelle Regioni meridionali Un caso studio in Regione Sicilia Marco Mezzadri, Referente tecnico gruppo biogas biometano di AIEL - [email protected] L’impianto di biogas della Società Agricola Nuova Scala S.r.l. rappresenta un esempio particolarmente interessante di valorizzazione energetica e ambientale dei sottoprodotti tipici delle regioni meridionali. L’impianto, di proprietà dell’imprenditore agricolo Pino Mingoia, è stato realizzato da B.T.S. Biogas srl in Sicilia, più precisamente in Contrada Scala a Mussomeli, Provincia di Caltanissetta. La superficie agricola aziendale è pari a circa 300 ha, per un totale complessivo di 500 ha considerando anche terreni in affitto o comodato, utilizzabili sempre per le finalità dell’impianto (produzione colture da insilato e utilizzazione agronomica del digestato). L’elemento più significativo che permette di annoverare l’impianto di potenza elettrica installata pari a 0,999 MWe tra le “best practices” per il biogas delle Regioni del Sud Italia, consiste nel grande ricorso ai sottoprodotti tipici della zona in cui l’impianto stesso si trova ad operare, derivanti da attività agricole e agro-industriali. La “dieta” con cui l’impianto viene alimentato è infatti costituita da insilato di sulla e insilato di triticale (complessivamente 25 t/d), nonché da sottoprodotti di origine agricola (letame bovino e pollina per un totale di 9 t/d) e di origine agro-industriale (sanse di oliva ottenute dalla spremitura meccanica delle olive per l’estrazione dell’olio di oliva, pastazzo di agrumi, per un totale pari a 32 t/d) (tabella 1). Oltre ai sottoprodotti agricoli e agro-industriali, per le cui caratteristiche si può fare riferimento allo specifico articolo presente in questa stessa rivista, degno di nota è l’utilizzo di una coltura come la sulla, leguminosa perenne particolarmente Tabella 1 – Tipologie e quantitativi di matrici organiche utilizzate Input Matrice organica t/d Insilato di sulla 15 Letame bovino 4 Pollina 5 Insilato di triticale 10 Sanse industria olearia 12 Pastazzo di agrumi 20 TOTALE 66 diffusa in Sicilia e Calabria come foraggera anche allo stato spontaneo (tabella 2). Da un punto di vista funzionale, si tratta di un tipico impianto a umido, cioè funzionante con un’alimentazione caratte- rizzata da una concentrazione di Solidi Totali attorno al 10%, bi-stadio, CSTR (Completely Stirred Tank Reactor, reattore completante miscelato), operante in mesofilia (42÷45 °C). Tabella 2 – Caratteristiche della sulla (Hedysarum coronarium L.) Classificazione botanica Famiglia: Fabaceae o Leguminosae Specie: Hedysarum coronarium L. Nomi comuni: Sulla, Lupinella selvatica, Lupinellone, Erba lupina, Guadarulio Origine e diffusione Spontanea in quasi tutti i Paesi del bacino del Mediterraneo, probabilmente zona di origine della specie Caratteri botanici Pianta poliennale, azoto-fissatrice, molto acquosa (ST=15÷20%), ricca di zuccheri solubili e abbondantemente nettarifera (molto ricercata dalle api). Radice a fittone. Steli eretti, alti 0,80÷1,50 m, grossolani, poco adatti alla fienagione (dopo la fioritura lignificano leggermente). Fiori grandi di colore rosso vivo. Fecondazione incrociata, entomofila. Frutto: legume contenente semi che nudi appaiono di forma lenticolare, lucenti, giallognoli (1.000 semi vestiti pesano 9 gr., nudi 4,5 gr.). Esigenze ambientali Coltura miglioratrice delle caratteristiche del terreno grazie al fittone e all’azoto-fissazione. Cresce, anche allo stato spontaneo, su terreni calcarei, argillosi, profondi e pesanti, anche di pessima tessitura (colloidali e instabili tipici dei calanchi e delle crete, es. colline centro meridionali adriatiche), purché non acidi o salmastri, da 0 a 1.200 m s.l.m. Elevata tolleranza agli stress idrici avendo radice fittonante e entrando in riposo vegetativo durante i mesi estivi, più caldi. Non resiste al freddo (muore a – 6÷8 °C) Tecnica colturale Utilizzo Semina a ottobre (<tTQ, >CH4/tTQ). Semina a settembre, eventuale irrigazione, sfalcio ad aprile (>tTQ, <CH4/ tTQ) con seme nudo. TQ = 24-48 t/ha. Coltura miglioratrice: si inserisce in rotazione tra due graminacee (es. grano/sulla/orzo) Necessario inoculo con specifico Rhizobium se coltivata per la prima volta su un terreno. Elevato contenuto proteico, che la rende adatta anche come fieno o insilato per i ruminanti AGRIFORENERGY 37 BIOGAS DA SOTTOPRODOTTI Tabella 3 – Macro-voci di costo impianto biogas Soc. Agr. Nuova Scala S.r.l., Contrada Scala, Mussomeli (CL) Macrovoce € Sbancamenti, opere civili, attrezzature elettromeccaniche di completamento, autorizzazioni, centralina ENEL, antincendio, Progettazione, opere elettromeccaniche, assistenza biologica avvio impianto (6 mesi) Cogeneratore in idoneo container e completo di accessori e allacciamenti necessari da Laser Industries TOTALE Foglie e infiorescenze di sulla (Hedysarum coronarium) presso Domusnovas (Sardegna) [Foto: Giancarlo Dessì, Istituto Professionale Statale per l’Agricoltura e l’Ambiente “Cettolini” di Cagliari] Considerando lo schema di processo, l’impianto si compone di otto parti funzionalmente e strutturalmente connesse tra loro: (1) Ricezione e caricamento biomasse solide, stoccaggio temporaneo cofermenti liquidi; (2) Digestione e stoccaggio del residuo di fermentazione; (3) Sala di pompaggio - sistema di pompaggio non forzato; (4) Sala di pompaggio - sistema di pompaggio forzato; (5) Sistema condotte aria; (6) Sistema condotte acqua; (7) Sistema di analisi del biogas e suo utilizzo; (8) Sistema di riscaldamento digestori. Da un punto di vista strutturale-impiantistico, le due fasi avvengono in due fermentatori, entrambi dotati di cupola gasometrica costituita da una doppia membrana in tessuto poliestere con resina PVC. All’interno del fermentatore Impianto biogas Società Agricola Nuova Scala S.r.l., Contrada Scala, Mussomeli (CL) [Foto archivio BTS Biogas srl] 38 AGRIFORENERGY primario (Ø= 26 m; H = 6 m; Vtotale = 3.185 m3; Vutile = 2.920 m3; Vstoccaggio biogas = 1.040 m3) operano due agitatori idraulici ad immersione dalla potenza elettrica installata di 11 kWe ed un agitatore elettrico laterale (22 kWe). Nel post-fermentatore (Ø= 30 m; H = 6 m; Vtotale = 4.239 m3; Vutile = 3.887 m3; Vstoccaggio biogas = 1.560 m3) sono attivi due agitatori idraulici ad immersione dalla potenza elettrica installata di 13 kWe (foto a destra), inferiore rispetto alla potenza complessivamente installata nel fermentatore primario, dal momento che in quest’ultimo si ha immissione di materiale “fresco”, da digerire e necessità di evitare stratificazione del materiale organico. Oltre a fermentatore e post-fermentatore vi sono da considerare anche la pre-vasca in c.a., con soletta, per la raccolta e il temporaneo stoccaggio di eventuali matrici liquide, quali ad es. effluenti di allevamento non palabili, nonché del biogas eventualmente prodotto già nella pre-vasca (Ø= 10 m; H = 6 m; Vtotale = 471 m3; Vutile = 432 m3; Vstoccaggio biogas = 39 m3). Infine, la vasca di stoccaggio del digestato, scoperta, ha le seguenti dimensioni: Ø= 33 m; H = 6 m; Vtotale = 5.129 m3; Vutile = 4.701 m3. Anche nella vasca di stoccaggio dei residui della fermentazione è attivo un agitatore idraulico ad immersione dalla potenza elettrica installata di 13 kWe. Tra le attrezzature impiantistiche, è opportuno ricordare il cosiddetto biaccelaratore, il quale effettua un trattamento fisico-meccanico di sminuzzamento e sfilacciamento sulle matrici solide in ingresso. Tale attrezzatura è caratterizzata da un’elevata potenza installata, pari a 90 kWe. Tuttavia tale dotazione appare necessaria per poter massimizzare la produ- 3.680.000 820.000 1.000.000 5.500.000 Particolare dell’interno del post-fermentatore dell’mpianto biogas Società Agricola Nuova Scala S.r.l.: agitatore idraulico ad immersione e capriata in materiale plastico per favorire la colonizzazione da parte dei batteriche ossidano l’H2S a zolfo elementare (es. Thiobacillus spp.) [Foto archivio BTS Biogas srl] zione di CH4 da sottoprodotti altrimenti difficilmente utilizzabili come tal quali, aumentandone di fatto il loro potenziale metanigeno e permettendo un risparmio sui successivi consumi elettrici (agitatori nei fermentatori primario e secondario, pompe). Infine, per quanto riguarda gli aspetti economici, l’impianto della Società Agricola Nuova Scala S.r.l. realizzato a Mussomeli (CL), avendo ottenuto la qualifica IAFR ed essendo entrato in esercizio commerciale prima del 31 dicembre 2012, gode del precedente sistema incentivante ex L. 23 luglio 2009, n.99, consistente nella tariffa omnicomprensiva pari a 280 €/MWh, non differenziata a seconda della tipologia di matrici organiche utilizzate. Il costo complessivo dell’intera opera ammonta a circa 5,5 milioni di Euro (tabella 3). ●