Diapositiva 1

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Diapositiva 1

Montichiari (BS), 23 gennaio 2014
”I fertilizzanti prodotti dagli
impianti di biogas: normative
ed esempio pratico”
Federico Cona – BTS Biogas
[email protected]
© TSenergyGroup | 2013
1
Sottoprodotti della DA
INPUT
Matrici
Organiche
Digestato
Digestione
Anaerobica con
produzione di
Biogas
BIODRY
T.Q.
«Sottoprodotti»
Gli elementi nutritivi principali [N-P-K] presenti nelle matrici in ingresso si
ritrovano nel digestato al termine del processo
Il processo di DA non agisce sulla dotazione di elementi nutritivi
2
Ripartizione dell’Azoto dopo DA
Fonte: CRPA - DIIAR
3
«Sottoprodotti della DA»
Frazione liquida
V
= 75%÷80%
TS
= 5%÷6%
Norg
= 25%
N-NH4 = 75%
Frazione solida
V
= 20%÷25%
TS
= 18%÷25%
Norg
= 65%
N-NH4 = 35%
Digestato
essiccato
Solfato di
ammonio
V
= 5%÷10%
TS
= 75%÷90%
= 99%
Norg
N-NH4 = 1%
V
TS
Norg
NH4
= 70%÷80%
= 1%÷3%
== 100%
4
Principi di funzionamento
5
 Utilizzo del calore in eccesso
proveniente dal modulo
cogenerativo
 Riduzione della quantità di
digestato
 Produzione di fertilizzante
solido / liquido
6
7
CalcoloTh capacità evaporativa
Potential - H2O OUT (min Vol at 110°C)
Flusso d'aria 55000 m³/h termica disp. 800kW
1300
1200
1100
l/h
1000
900
15°C 90%
800
20°C 80%
700
30°C 80%
600
500
400
300
200
100
0
110
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
°C
8
Schema di flusso
Potenza elettrica installata
1.000 kWe
Potenza termica disponibile
850 ÷900 kWth
Energia termica disponibile
21.600 kWh / giorno
Capacità evaporativa
1,0 ÷1,2 kg / kWth
Portata d‘aria essiccante
+ 60.000 m3/h
Acqua evaporata
7.500 – 8.000 t/anno
Variazioni stagionali
9
Bilancio di Massa semplificato
Riduzione del
volume
η = 34%
Digestato
Essiccatoio
307
m3/a
21
t/a N
0%
N org.
100%
N amm.
Solfato di
ammonio
22.260
t/a
122
t/a N
40%
N org.
60%
N amm.
7.500
t/a
56,9
t/a N
58%
N org.
42%
N amm.
Granulato
799
t/a
33,6
t/a N
98%
N org.
2%
N amm.
10
Bilancio Azoto
Recupero Azoto
η = 45%
Digestato essiccato
799
t/a
33,6
t/a N
98%
N org.
2%
N amm.
Solfato di ammonio
307
m3/a
21
t/a N
22.260
t/a
0%
N org.
122
t/a N
100%
N amm.
40%
N org.
60%
N amm.
Digestato TQ
11
Digestato essiccato
 Prodotto da un processo biologico di tipo anaerobico
 Stabilizzato e igenizzato (conforme a quanto previsto
dal Reg.CE 1069/2009 )
 Elevata concentrazione di elementi fertilizzanti
 Prodotto essiccato (ST>80%)
 Ricco di Azoto Organico
12
Solfato di Ammonio
Soluzione di Sali di Azoto prodotta da un processo
chimico per l’abbattimento dell’ammoniaca,
attraverso uno scubber con torre di lavaggio acida.
Soluzione al 30% di (NH4)2SO4
6% di NH4
13
Fertilizzanti
NORMATIVA DI RIFERIMENTO
- Reg.CE 1907/2006 (REACH)
- D.Lgs. 75/2010
14
Fertilizzanti
Reg. CE 1907/2006 – (Il R.E.A.CH.)
Registration, Evaluation, Authorisation of
Chemicals
Il Regolamento prevede la registrazione di tutte le
sostanze prodotte o importate nel territorio dell’Unione
in quantità pari o superiore ad 1 tonnellata all’anno.
15
Fertilizzanti
È necessario identificare le sostanze prodotte e le relative
quantità annue:
 Il DIGESTATO è esente da registrazione in quanto
sottoprodotto derivante dalla digestione di altre sostanze
presenti in natura
 Il SOLFATO DI AMMONIO che deriva da processi di
strippaggio è una sostanze chimiche a tutti gli effetti ed è
soggetta a (pre)registrazione Reach
Fonte: AIEL/SILC Fertilizzanti
16
Fertilizzanti
Sono previste le seguenti scadenze per la registrazione delle
sostanze chimiche:
 il 1° dicembre 2010, per le sostanze immesse sul mercato in
quantitativi > 1000 ton./anno;
 il 1° giugno 2013, per le sostanze immesse sul mercato in
quantitativi > 100 tonnellate/anno
 il 1° giugno 2018, per le sostanze immesse sul mercato in
quantitativi > 1 tonnellata/anno.
http://reach.sviluppoeconomico.gov.it/reach-in-breve
17
Fertilizzanti
D.Lgs. n.75/2010
Riordino e revisione della disciplina in materia
di fertilizzanti
 Definisce i limiti per tutti i fertilizzanti immessi al consumo;
 Iscrizione al "Registro dei produttori di fertilizzanti";
 Iscrizione al "Registro dei fertilizzanti";
 Tracciabilità dei fertilizzanti;
 Possibilità di inserimento di nuovi fertilizzanti;
 Misure di controllo e sanzioni;
 Abrogazione del D.lgs. 217/2006;
18
Fertilizzanti
• Concime: prodotto la cui funzione principale
è fornire elementi nutritivi alle piante:
Principali [N – P – K]
Secondari [Ca – Mn – Na – S]
• Ammendante: materiale da aggiungere al
suolo, principalmente per conservarne o
migliorarne le caratteristiche fisiche o
chimiche o l'attività biologica
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DIGESTATO ESSICCATO
Parametro
UdM
Valore
UdM
Vaolore
kg/100 kg
kg/100 kg
8÷9
10,65
89,34
78,00
3,16
0,57
3,14
41,02
13,00
2,56
6,87
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
8÷9
10,65
89,34
69,69
2,82
0,02
2,81
36,65
13,00
2,56
6,87
DH (grado di H)
HR (Tasso di H)
HI (indice di H)
%
%
-
69,00
57,00
0,44
%
%
-
69,00
57,00
0,44
Escherichia Coli
Salmonella
UFC/g
P/A in 25g
< 10
assenti
pH
Umidità
ST
SV
NTK
N-NH4
N org
TOC
C/N
P2O5
K2O
%
%tq
%ST
%ST
%NTK
%ST
%ST
20
Fertilizzanti
I fertilizzanti prodotti, potrebbero essere associabili alle seguenti
categorie di fertilizzanti, riconosciuti agli Allegati 1 e 2 del D.Lgs 75/10
Concime Organico Azotato:
Letame essiccato
Concime Azotato liquido:
Sospensione di solfato ammonico
Concimi organici NP:
Pollina essiccata
Ammendante:
Letame, Letame artificiale
Ammendante:
Compostato misto
21
Fertilizzanti
Concime Organico Azotato: Letame essiccato
√
√
√
√
√
√
√
22
Fertilizzanti
Concime Azotato liquido: Sospensione di solfato
ammonico
√
23
Fertilizzanti
Concimi organici NP: Pollina essiccata
√
24
Fertilizzanti
Ammendante:
- Letame
- Letame artificiale
√
√
√
√
√
√
25
Fertilizzanti
Ammendante: Ammendante compostato misto
√
√
√
√
√
26
Fertilizzanti
Ammendante:
compostato misto
√
27
Fertilizzanti
Nel il caso in cui il digestato essiccato, non rientrasse nelle
classificazioni sopra indicate:
Possibile Iscrizione di NUOVI FERTILIZZANTI con le modalità
indicate all’art. 10 e All. 10.
6/12/12 – Spending review
Abolita la Commissione tecnico-consultiva per i fertilizzanti (nonostante
fosse priva di costi, comma 5, art.9 del D.Lgs. 75/2010) le attività da essa
svolte vengono definitivamente trasferite all’Ufficio Produzioni Vegetali
(DISR 5 - MIPAAF)
28
Digestato
NORMATIVA DI RIFERIMENTO
- Utilizzo Agronomico
- Classificazione del materiale
29
UTILIZZO AGRONOMICO
Valore agronomico del digestato essiccato
Alte proprietà fertilizzanti (N P K)
Sostanza Organica stabilizzata
Humus-precursore (molecole recalcitranti)
Apporto di Azoto organico (graduale
mineralizzazione)
• Possibile sostituzione dei concimi di sintesi
•
•
•
•
30
UTILIZZO AGRONOMICO
Possibili utilizzi e classificazioni
• DIGESTATO da SOTTOPRODOTTI
1) EFFLUENTE DI ALLEVAMENTO (DM 07/07/2006)
2) SOTTOPRODOTTO (comma 2 bis, art. 52 Legge 134/12)
3) FERTILIZZANTE (D.Lgs. 75/2010):
• Digestato essiccato, aventi caratteristiche…
• Solfato di Ammonio
4) FERTILIZZANTE (Art.3 p.to 22 del Reg.CE 1069/2009)
• Stallatico
• SOA di Cat.2, previa trasformazione con sterilizzazione sottovuoto
31
ASPETTI NORMATIVI
• DIGESTATO da SOTTOPRODOTTI
2) SOTTOPRODOTTO (comma 2 bis, art. 52 Legge 134/12)
2-bis. Ai sensi dell’articolo 184-bis del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152, è considerato
sottoprodotto il digestato ottenuto in impianti aziendali o interaziendali dalla
digestione anaerobica, eventualmente associata anche ad altri trattamenti di tipo fisicomeccanico, di effluenti di allevamento o residui di origine vegetale o residui delle
trasformazioni o delle valorizzazioni delle produzioni vegetali effettuate dall’agroindustria, conferiti come sottoprodotti, anche se miscelati fra loro, e utilizzato ai fini
agronomici.
Con decreto del Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali, di concerto con il
Ministero dell’ambiente e della tutela del territorio e del mare, sono definite le
caratteristiche e le modalità di impiego del digestato equiparabile, per quanto attiene
agli effetti fertilizzanti e all’efficienza di uso, ai concimi di origine chimica, nonché le
modalità di classificazione delle operazioni di disidratazione, sedimentazione, chiarificazione,
centrifugazione ed essiccatura.
32
UTILIZZO AGRONOMICO
• DIGESTATO da RIFIUTI
1) RIFIUTO (D.Lgs. 152/06 e s.m.i.):
• CER 19 06 04 Digestato da trattamento anaerobico di
RIFIUTI URBANI
• CER 19 06 06 Digestato da trattamento anaerobico di
RIFIUTI DI ORIGINE ANIMALE E VEGETALE
2) MPS / FERTILIZZANTE
• Previa attività di Recupero [R03 – Compostaggio]
3) UTILIZZAZIONE AGRONOMICA
• R10 Trattamento in ambiente terrestre a beneficio
dell’agricoltura o dell’ecologia (Previa Igienizzazione)
p.to 7.4.2. Linee Guida Reg. LOMBARDIA 2012
33
UTILIZZO AGRONOMICO
4) EoW [184-ter. Cessazione della qualifica di rifiuto]
1. Un rifiuto cessa di essere tale, quando è stato sottoposto a un’operazione di recupero,
incluso il riciclaggio e la preparazione per il riutilizzo, e soddisfi i CRITERI specifici, da
adottare nel rispetto delle seguenti condizioni:
a) la sostanza o l’oggetto è comunemente utilizzato per scopi specifici;
b) esiste un mercato o una domanda per tale sostanza od oggetto;
c) la sostanza o l’oggetto soddisfa i requisiti tecnici per gli scopi specifici e rispetta la
normativa e gli standard esistenti applicabili ai prodotti;
d) l’utilizzo della sostanza o dell’oggetto non porterà a impatti complessivi negativi
sull’ambiente o sulla salute umana.
…
34
UTILIZZO AGRONOMICO
4) EoW [184-ter. Cessazione della qualifica di rifiuto]
…
2. L’operazione di recupero può consistere semplicemente nel controllare i rifiuti per
verificare se soddisfano i CRITERI elaborati conformemente alle predette condizioni.
I criteri di cui al comma 1 sono adottati in conformità a quanto stabilito dalla disciplina
comunitaria ovvero, in mancanza di criteri comunitari, caso per caso per specifiche
tipologie di rifiuto attraverso uno o più decreti del Ministro dell’ambiente e della tutela
del territorio e del mare, ai sensi dell’articolo 17, comma 3, della legge 23 agosto 1988, n.
400. I criteri includono, se necessario, valori limite per le sostanze inquinanti e tengono
conto di tutti i possibili effetti negativi sull’ambiente della sostanza o dell’oggetto.
3. Nelle more dell’adozione di uno o più decreti di cui al comma 2, continuano ad
applicarsi le disposizioni di cui ai decreti del Ministro dell’ambiente e della tutela del
territorio in data 5 febbraio 1998
35
UTILIZZO AGRONOMICO
AGGIORNAMENTI NORMATIVI – Direttiva Rifiuti (2008/98/EC)
Regolamento EU - End of Waste per Compost e Digestato
Su questo report la Commissione elaborerà la PROPOSTA DI
REGOLAMENTO, che dovrebbe essere adottata dagli Stati Membri
36
UTILIZZO AGRONOMICO
L’EoW criteria regolamenterà il digestato igienizzato e
stabilizzato ottenuto:
 da un trattamento biologico dei rifiuti che utilizzano
esclusivamente dei materiali non contaminati da Raccolta
differenziata
 o a partire da rifiuti biodegradabili prodotti dall'agricoltura,
la silvicoltura, la pesca e l'orticoltura;
37
UTILIZZO AGRONOMICO
Annex 20:
Proposed end-of-waste
criteria
38
UTILIZZO AGRONOMICO
Riepilogo – Flow Chart
DA+BIOGAS
Art. 184-bis del TUA
SOTTOPRODOTTO
Art. 182-ter del TUA
No
Alimenta
to a
rifiuti?
Smaltimento
Operazioni D1D12
Sì
No
RIFIUTO
ORGANICO
Sott. ad
attività di
recupero
?
Sì
FERTILIZZANTE
Sì
Caratt.
indicate
nel D.Lgs
75/10
EoW - MpS
(art. 184 ter TUA)
Operazione R03
(Compostaggio)
UTILIZZAZIONE
AGRONOMICA
Operazione R10
(Tratt. a beneficio
dell’agri.)
No
Iscrizione NUOVO
FERTILIZZANTE
(art. 10, all .10 D.Lgs. 75/10)
Ai sensi del D.Lgs. 99/92
Previa igienizzazione
Attualmente
valido
solamente
per la
Regione
Lombardia
39
Descrizione del Sistema
40
ESSICCATOIO
Descrizione del Sistema
Tre fasi
1. Riscaldamento
dell‘aria
2. Essiccatoio a nastro
3. Lavaggio delle
emissioni gassose con
recupero dell‘azoto
41
Fase 1 - Riscaldamento aria
• Aria/Acqua
Scambio di temperatura tramite
il calore generato dal ciclo
del radiatore dei motori
-> Aria 25°C -> 70°C
• Aria/circuito raff. Fumi
Scambio di temperatura tramite
il calore generato dai fumi
-> Aria 70°C -> 110°C
42
FASE 2 - Essiccatoio a nastro
•
Miscelatore
•
Nastri
•
Trasmissione a catena
•
Dispositivo di ribaltamento
•
Dispositivo di scarico
43
Unità di Miscelazione
Nell’unità di miscelazione la fase
liquida viene miscelata con il solido
già essiccato, ottenendo un
addensamento del digestato:
 le coclee distribuiscono il materiale sul
nastro formando un letto con uno
spessore di 15 – 20 cm di granulato
essiccato
 il tubo girevole distribuisce
conformemente la frazione liquida del
digestato
44
Nastri
• Piastre perforate in acciaio
zincato e verniciato
• Permeabilità all‘aria
ottimale - con una
percentuale di passaggio
del 35%
• Opzione tra 2 o 4 nastri
45
Trasmissione a catena
• Le piastre sono fissate in due
punti alle due catene esterne di
trasporto
• La catena a rulli è sostenuta da
uno speciale sistema di guide
sviluppato per ridurre al minimo
la resistenza all‘avanzamento
46
Dispositivo di ribaltamento
• Speciale unità di volta
• Ribaltamento forzato
delle piastre per
scarico materiale e
pulizia della superficie
perforata
47
Dispositivo di scarico
• Misurazione diretta dell‘
umidità nel prodotto con
sensori induttivi (U=15%)
• Scarico in tramoggia di
raccolta
• Una parte del granulato
viene ritrasportata verso
il nastro, il resto in
deposito
48
Fase 3 - Lavaggio delle emissioni gassose
• Lavaggio con acqua e
acido solforico
• Produzione di solfato
d‘ammonio (NH4)2SO4
Acido solforico + ammoniaca → Solfato di ammonio
49
Lavaggio delle emissioni gassose
LB
LC
LB
•
Lavaggio acqua (Lavaggio
biologico)
•
Lavaggio chimico: H2O + acido
solforico
LB
LC
LB
LC
50
Lavaggio delle emissioni gassose
Struttura filtri aria
51
52
Sistema antincendio
• Sorveglianza di temperature
e integrazione nella catena
di sicurezza (SIL 2)
• Installazione di termostati di
sicurezza
• Sprinkler con gruppo a
secco
53
Controllo e regolazione calore
54
Prodotto finale
55
Classificazione dei prodotti finali
DECRETO FERTILIZZANTI - All.1 - D.Lgs.75/2010
Granulato
essiccato
• Concime organico azotato
• Concime organico NP
Solfato di
ammonio
• Concime Azotato Fluido (Namm> 6%)
• Concime Azotato Solido (Namm> 20%)
56
Bonus – D.M. 6/07/12
Sottoprodotti
di origine
biologica
CAR +
recupero
Azoto 30%
Potenza
Tariffa Base
kW
€/MWh
€/MWh
€/MWh
€/MWh
€/MWh
1<P<300
180
176,4
40
30,0
20
300<P<600
160
156,8
40
30,0
20
600<P<1000
140
137,2
40
-
20
1<P<300
236
231,3
10
30,0
20
300<P<600
206
201,9
10
30,0
20
600<P<1000
178
174,4
10
-
20
Tipologia
Prodotti di
origine
biologica
CAR
CAR +
recupero
Azoto 60%
Tariffa Base
2014
57
CASO APPLICATIVO – 600 kW – INPUT
MATRICI
INPUT
GIORNALIERO
ton/g
INPUT ANNUALE
ton/y
Liquame bovino
da latte
17,62
6.431
Pollina ovaiole
23,21
8.472
Liquame suino
30,04
10.965
Insilato di
triticale
4
1.460
Insilato di mais
4,52
1.650
TOTALE INPUT
79,39
28.978
INPUT MEDIO
GENERICO
ton/g – ton/y
≈ 50
≈ 20
≈ 70 -- ≈ 25.000
58
CASO APPLICATIVO – 600 kW - OUTPUT
MATRICI
OUTPUT
GIORNALIERO
ton/g
OUTPUT
ANNUALE
ton/y
DIGESTATO
72
26.163
AZOTO TOTALE
0,576
210,240
PARAMETRI
VOLUMI NECESSARI
DI STOCCAGGIO
mc/y
PARAMETRI
SUPERFICIE
NECESSARIA PER
SPANDIMENTO
ha/y
180 gg
12.902
170 Kg/ha/anno
1.237
90 gg (sep solido)
1.290
340 Kg/ha/anno
618
180 gg (sep liquido)
10.322
59
CASO APPLICATIVO – 600 kW – DATI PRODUZIONE ENERGIA
PRODUZIONE
POTENZA ELETTRICA
600 kW
POTENZA TERMICA
604 kW
ENERGIA NETTA* **
kWh/y
4.485.600
4.058.880
* Rendimento elettrico 41,6% - Autoconsumo elettrico : 11%
** Rendimento termico 41,9% - Autoconsumo termico : 20%
60
CASO APPLICATIVO – 600 kW – PERCHE’ BIODRY?
Utilizzo
calore
Recupero
Azoto
Produzione
Biodry
• Accesso al bonus C.A.R ;
• Risparmio costi di energia per raffreddamento motore;
• Maggiore efficienza globale di impianto e maggiore beneficio ambientale.
• Accesso al bonus Azoto 30% (minimo);
• Risparmio di terreno per lo spandimento;
• Risparmio di utilizzo di fertilizzante di sintesi.
• Produzione di un fertilizzante di alto valore agronomico;
• Risparmio sui costi di distribuzione al campo;
• Risparmio sui costi di costruzione delle vasche di stoccaggio
61
CASO APPLICATIVO – 600 kW – BIODRY NUMERI A
CONFRONTO ANALISI ECONOMICA
PARAMETRI FISSATI
INVESTIMENTO BIODRY (€)
600.000
AMMORTAMENTO
20 ANNI al 6%
BONUS C.A.R.
0,01 €/kWhe
BONUS AZOTO
0,02 €/kWhe
COSTO DI TRASPORTO
3,5 €/mc
COSTO DEL TERRENO
100 €/ha ZNV
MANUTENZIONE BIODRY
inclusi auto-consumi elettrici
0,004 €/kWhe
COSTO ACIDO SOLFORICO
150 ÷ 200 €/mc
COSTO DEGLI STOCCAGGI
40 €/mc
62
CASO APPLICATIVO – 600 kW – BENEFICIO ANNUALE
BIODRY WORST
BIODRY BEST
BONUS CAR
+ 44.856 €/y
+ 44.856 €/y
BONUS AZOTO
+ 89.712 €/y
+ 89.712 €/y
VENDITA SOLFATO AMM.
0
+ 33.000 €/y
VENDITA BIODRY
0
+ 80.000 €/y
RISPARMI SUL
+ 15.627 €/y
+ 15.627 €/y
TRASPORTO AL CAMPO
RISPARMIO SUL TERRENO
MAGGIORI
INCASSI
RISPARMI
+ 18.551€/y
+ 18.551€/y
MANUTENZIONE
- 20.160 €/y
- 20.160 €/y
COSTO A. SOLFORICO
- 11.200 €/y
- 11.200 €/y
AMMORTAMENTO
- 40.293 €/y
- 40.293 €/y
97.112 €/y
210.112 €/y
IN ZNV
COSTI
INCLUSO DEPOSITO
BENEFICIO NETTO
X 20 ANNI!
63
Referenze – BioDry BTS
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
Soc. Agr. Green Energy – Telgate (BS)
Soc. Agr. ReEnergy – Castelbelforte (MN)
Green Energy – Molinella (BO)
Soc. Agr. AGT – Gragnano Trebbiense (PC)
Az. Agr. Veggia – Cocconato (AT)
Az. Agr. Mirandola – Bovolone (VR)
Az. Agr. Cazzola – Salizzole (VR)
Soc. Agr. San Vittore – Tromello (PV)
Soc. Agr. Doiola – Tromello (PV)
Soc. Agr. Chiesa – Asola (MN)
Soc. Coop. Agr. Pieve Energia – Cengia de Botti (CR)
Az. Agr. La Valle Green Energy – Cerea (VR)
Az. Agr- Andretta – Marcon (VE)
64
Conclusioni
• Recupero dell‘energia termica
• Riduzione della quantità di digestato
• Produzione di un fertilizzante solido, stabile con alta
concentrazione di nutrienti (30 kg/t N, 30 kg/t P, 30 kg/t K)
• Produzione di solfato ammonico
• Eliminazione delle perdite di azoto
• Aumento dell‘efficienza complessiva dell‘impianto
ηglob>75%
65
Grazie per la cortese attenzione!
Federico Cona
E [email protected]
I www.bts-biogas.com
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